JP4516258B2 - Novel proteins, genes encoding the same, and uses thereof - Google Patents

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Abstract

The object of the present invention is to screen and identify a novel antimicrobial protein which can inhibit the growth of plant pathogenic microorganisms at a relatively low concentration such as Pyricularia oryzae and Rhizoctonia solani causative of two major diseases causing damage to rice crops and, further, to clone the gene of this protein. According to the present invention, an antimicrobial protein which can be obtained from a fraction of an aqueous extract of Lyophyllum shimeji precipitated by the ammonium sulfate precipitation method, has an antimicrobial activity at least against Rhizoctonia solani or Pyricularia oryzae, and shows the presence of components of about 70 kDa and/or about 65 kDa in molecular weight in the SDS-PAGE method. A gene encoding this protein and a method of using the same are provided.

Description

技術分野
本発明は、抗菌活性を有する新規なタンパク質、上記タンパク質をコードする遺伝子、並びに上記タンパク質および上記遺伝子の利用法に関する。さらに詳細には、本発明は、少なくともイネ紋枯病菌およびイネいもち病菌に対する抗菌活性を有するホンシメジ由来タンパク質、上記タンパク質をコードする遺伝子、並びに上記タンパク質および上記遺伝子の利用法に関する。
本出願は、1999年9月21日に提出された日本特許出願 特願平11−267238号を基礎とする優先権主張出願である。当該日本特許出願の内容は全て本明細書に援用される。
背景技術
植物病原菌に対して抗真菌活性あるいは抗菌活性を有する植物のタンパク質としては、キチナーゼ、β−1,3−グルカナーゼなどの溶菌酵素が従来から知られている。In vitro実験では、これらの酵素は単独でも効果があるが(Schlumbaum他(1986),Nature 324,p.365−367;Broglie他(1991),Science 254,p.1194−1197)、一般には2種類以上の酵素を組み合わせて使用することにより、より高い効果が得られることが知られている(Mauch他(1988),Plant Physiol.88,p.936−942;Sela−Buurlage他(1993),Plant Physiol. 101,p.857−863)。これら溶菌酵素が糸状菌の生育を抑制する濃度は一般的には、単独の場合で数十〜数百μg/ml程度、組み合わせの場合でも各々の酵素当たり数μg/ml程度を必要とすることが知られている。しかしながら、これらの溶菌酵素の中で、イネの重要病害であるいもち病菌(Pyricularia oryzae)に対して抗菌的に働くことが証明されたものは本発明者が知る範囲では未だ報告されていない。
一方、ディフェンシンをはじめとする小分子量AFP(抗真菌ペプチド;Anti−fungal peptide)も抗微生物活性を有する。このうちイネのいもち病菌(Pyricularia oryzae)と紋枯病菌(Rhiz octonia solani)の両方に対して抗菌的に働くものとしては、Ca−AMP1(特表平8−505048)及びCB−1(Oita他(1996),Biosci.Biotech.Biochem. 60,p.481−483)が、いもち病菌(Pyricularia oryzae)に対して抗菌活性があるものとして、Rs−AFP1とRs−AFP2(Terras他(1992),J.Biol.Chem.267,p.15301−15309)、及びAce−AMP1(特表平9−501424)が報告されている。これらの低分子ペプチドは数μg/ml程度で上記病原菌を含む各種の植物病原菌の生育を50%阻害する。
溶菌酵素あるいは低分子量抗菌ペプチドの遺伝子を単離して、植物に導入し、病害抵抗性植物を作出しようという試みもなされている(Broglie他(1991),Science 254,p.1194−1197;Zhu他(1994),Bio/Technology 12,p.807−812;Lin他,(1995),Bio/Technology 13,p.686−691;Terras他(1995),The Plant Cell 7,p.573−588)。しかし、現状では、必ずしも実用化レベルの抵抗性を付与された植物体が得られていないことが多い。この理由としては、導入した遺伝子の発現レベルが低いことがあげられるが、より本質的には、これまでに報告されている抗菌タンパク質自体の抗菌力が低いことによるものと考えられる。従って、従来の抗菌タンパク質よりさらに強力な抗菌タンパク質を同定して利用を図ることが望まれている。
発明の概要
本発明の目的の1つは、比較的低濃度でイネの2大病害であるいもち病菌と紋枯病菌をはじめとする様々な植物病原菌の生長を抑止できる新規な抗菌タンパク質を検索、同定することである。
本発明の別の目的は、上記の新規タンパク質をコードする遺伝子をクローニングし、その塩基配列を特定することである。
本発明のさらに別の目的は、本発明の遺伝子を宿主生物(微生物、動物または植物など)に導入して形質転換体を作出し、本発明の遺伝子の利用を図ることである。
本発明のさらに別の目的は、本発明の抗菌タンパク質を含む抗菌剤を提供することである。
発明の詳細な説明
上記課題を解決することを目的として、本発明者らは、先ず、いもち病菌および紋枯病菌に対するin vitroでの抗菌活性を検定するためのアッセイ系を確立した。次いで、本発明者らは、食用キノコの一種であるホンシメジからタンパク質を抽出し、イオン交換カラムクロマトグラフィーと高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を組み合わせ、各画分を上記アッセイ系に供試することにより、抗菌タンパク質画分を同定し、抗菌タンパク質を単離・精製することに成功した。さらに本発明者らは、精製タンパク質の部分アミノ酸配列を決定し、このアミノ酸配列に基づき合成したオリゴヌクレオチドをプライマーとして使用するRT−PCR法により当該タンパク質をコードする部分長cDNAを得た。次いで、本発明者らは、この部分長cDNAをプローブとして用いてホンシメジ由来のcDNAライブラリーをスクリーニングすることにより、当該タンパク質をコードする完全長のcDNAを単離し、全塩基配列を決定した。上記の通り、本発明者らは、ホンシメジ由来の新規な抗菌タンパク質の単離とそれをコードするDNAのクローニングに成功し、また当該タンパク質のアミノ酸配列と当該DNAの塩基配列を決定して本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の第1の側面によれば、ホンシメジの水性抽出液から硫安沈殿法で沈殿する画分から得ることができ、少なくともイネ紋枯病菌またはイネいもち病菌に対する抗菌活性を有し、SDS−PAGE法で分子量が前駆体型で約70kDa、そして成熟型で約65kDaである、抗菌タンパク質が提供される。
本発明の抗菌タンパク質は、典型的には、配列表の配列番号2に記載のアミノ酸配列を有する。限定されるわけではないが、約65kDaの成熟型は、配列番号1のアミノ酸残基76−618からなると推測される。
本発明の抗菌タンパク質は、配列番号2に記載のアミノ酸配列のみでなく、当該配列において1から複数個のアミノ酸変異を有するアミノ酸配列若しくはこの配列と50%以上の相同性を有するアミノ酸配列を有し、イネ紋枯病菌またはイネいもち病菌に対する抗菌活性を示す抗菌タンパク質も含む。
本発明の抗菌タンパク質は、好ましくは、配列表の配列番号2に記載のアミノ酸配列と60%以上、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは80%以上、特に好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上の相同性を有するアミノ酸配列を有する。
本発明の第2の側面によれば、配列表の配列番号2の部分アミノ酸配列、例えばアミノ酸残基76−618、からなるポリペプチド;並びに上記アミノ酸配列の何れかの中に1〜複数個のアミノ酸変異を有するポリペプチドおよび上記アミノ酸配列の何れかと50%以上の相同性を有するアミノ酸配列を有するポリペプチドであって、イネ紋枯病菌またはイネいもち病菌に対する抗菌活性を示す当該ポリペプチド;の単独又は何れかのポリペプチドの組み合せから成る抗菌タンパク質が提供される。
本発明の第2の側面による上記抗菌タンパク質に関して、各々の具体的アミノ酸配列と「50%以上の相同性を有するタンパク質」という定義は、少なくとも50%以上の相同性を有していればよいことを意味するが、好ましくは60%以上、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは80%以上、特に好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上の相同性を有するアミノ酸配列を有するタンパク質が意図される。
本発明の第3の側面によれば、ホンシメジの水性抽出液から硫安75%飽和を使用する硫酸沈殿法で沈殿する画分を回収する工程;および
上記画分をイオン交換クロマトグラフィーにかけNaCl濃度0.05Mから1Mの濃度で溶出する画分を回収する工程;
を含む、本発明の抗菌タンパク質の製造方法が提供される。
本発明の第4の側面によれば、本発明の抗菌タンパク質をコードする遺伝子が提供される。
本発明の遺伝子は、典型的には、配列表の配列番号1に記載の塩基配列、上記塩基配列中に1〜複数個の塩基の置換、欠失、挿入及び/又は付加を有する塩基配列、または上記塩基配列とストリンジェントな条件下でハイブリダイズする塩基配列を有する。
本発明の遺伝子は、一般的には、配列表の配列番号1に記載の塩基配列と50%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは80%以上、特に好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上の相同性を有する塩基配列を有する。
本発明の第5の側面によれば、ホンシメジ由来の抗菌タンパク質を得るためのオリゴヌクレオチドであって、
配列表の配列番号1に示す抗菌タンパク質をコードする遺伝子の塩基配列から以下の条件を満たすように2つの領域を選択し:
1)各領域の長さが15−30塩基であること;
2)各領域中のG+Cの割合が40−60%であること;
上記領域と同じ塩基配列若しくは上記領域に相補的な塩基配列を有する一本鎖DNAを製造し、または、上記一本鎖DNAによってコードされるアミノ酸残基を変化させないように遺伝子暗号の縮重を考慮した一本鎖DNAの混合物を製造し、さらに必要であれば上記抗菌タンパク質をコードする遺伝子の塩基配列に対する結合特異性を失わないように修飾した上記一本鎖DNAを製造する
ことを含む方法により製造された当該オリゴヌクレオチドが提供される。
本発明のオリゴヌクレオチドは、好ましくは配列表の配列番号7ないし12の何れか1項に記載のヌクレオチド配列を有する。
本発明の第6の側面によれば、上記オリゴヌクレオチドの2種の組をプライマーとして用いて、ホンシメジcDNAライブラリーを鋳型にして増幅反応を行い本発明の抗菌タンパク質をコードする遺伝子の一部を増幅し、得られた増幅産物をプローブとして使用して上記cDNAライブラリーをスクリーニングして完全長cDNAクローンを単離することを含む、本発明の遺伝子の単離方法が提供される。
本発明の第7の側面によれば、本発明の遺伝子を含む組換えベクターが提供される。
本発明の組換えベクターにおいて、好ましくは、ベクターは発現ベクターである。
本発明の第8の側面によれば、宿主生物に本発明の組換えベクターを導入して得られる形質転換体が提供される。
本発明の第9の側面によれば、本発明の抗菌タンパク質を有効成分として含む抗菌剤が提供される。
以下、本発明の説明のために、好ましい実施形態に関して詳述する。
本発明の第一の側面によれば、植物病原菌に対して抗菌効果のあるホンシメジ由来のタンパク質が提供される。本発明のタンパク質は本明細書に記載した特徴を有する限り、その起源、製法などは限定されない。即ち、本発明の抗菌タンパク質は、天然産のタンパク質、遺伝子工学的手法により組換えDNAから発現させたタンパク質、あるいは化学合成タンパク質の何れでもよい。
本発明のタンパク質は典型的には、配列表の配列番号2に記載の618個のアミノ酸配列を有する。しかし、天然のタンパク質の中にはそれを生産する生物種の品種の違いや、生態型(ecotype)の違いによる遺伝子の変異、あるいはよく似たアイソザイムの存在などに起因して1から複数個のアミノ酸変異を有する変異タンパク質が存在することは周知である。なお、本明細書で使用する用語「アミノ酸変異」とは、1以上のアミノ酸の置換、欠失、挿入及び/又は付加などを意味する。本発明のタンパク質は、クローニングされた遺伝子の塩基配列からの推測に基づいて、配列番号2に記載のアミノ酸配列を有するが、その配列を有するタンパク質のみに限定されるわけではなく、本明細書中に記載した特性を有する限り全ての相同タンパク質を含むことが意図される。相同性は少なくとも50%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは80%以上、特に好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上である。
本明細書において、相同性のパーセントは、例えばAltschulら(Nucl.Acids.Res.25.,p.3389−3402,1997)に記載されているBLASTプログラムを用いて配列情報と比較し決定することが可能である。当該プログラムは、インターネット上でNational Center for Biotechnology Information(NCBI)、あるいはDNA Data Bank of Japan(DDBJ)のウェブサイトから利用することが可能である。BLASTプログラムによる相同性検索の各種条件(パラメーター)は同サイトに詳しく記載されており、一部の設定を適宜変更することが可能であるが、検索は通常デフォルト値を用いて行う。
一般的に、同様の性質を有するアミノ酸同士の置換(例えば、ある疎水性アミノ酸から別の疎水性アミノ酸への置換、ある親水性アミノ酸から別の親水性アミノ酸への置換、ある酸性アミノ酸から別の酸性アミノ酸への置換、あるいはある塩基性アミノ酸から別の塩基性アミノ酸への置換)を導入した場合、得られる変異タンパク質は元のタンパク質と同様の性質を有することが多い。遺伝子組換え技術を使用して、このような所望の変異を有する組換えタンパク質を作製する手法は当業者に周知であり、このような変異タンパク質も本発明の範囲に含まれる。
本発明のタンパク質は、SDS−PAGEで分子量が前駆体型(配列表の配列番号2の配列のうち第1番目から第618番目のアミノ酸配列からなるポリペプチドに相当)が約70kDa、そして成熟型(配列表の配列番号2の配列のうち第76番目から第618番目のアミノ酸配列からなるポリペプチドに相当)が約65kDaである。限定されるわけではないが、本発明の抗菌タンパク質は、典型的には、配列表の配列番号2に記載のアミノ酸配列を有する。
従って、本発明によれば、配列表の配列番号2の第1番目から第618番目のアミノ酸配列からなるポリペプチド;および第76番目から第618番目のアミノ酸配列からなるポリペプチドの単独又は何れかの組み合せから成る抗菌タンパク質が提供される。なお、上記ポリペプチドには、本明細書中上記したような変異を有する相同なポリペプチドも含まれる。
本発明のタンパク質は、例えば後述の実施例に従ってホンシメジ子実体から硫安沈殿法およびイオン交換カラムクロマトグラフィー等を用いて精製することができる。あるいは、本発明による配列表の配列番号1のDNA配列のうち、第8番目から第1861番目の配列から成るDNA配列、または第233番目から第1861番目の配列から成るDNA配列を、大腸菌や酵母あるいは昆虫やある種の動物細胞に、それぞれの宿主で増幅可能な発現ベクターを用いて導入、発現させることにより、当該タンパク質を大量に得ることができる。
本発明のホンシメジ由来抗菌タンパク質について、DDBJのBLASTによる相同性検索を行うと、最も相同性の高いものでアミノ酸配列全体同士で45%の相同性しか有しておらず、これ以外で相同性のある配列は存在していないことから、本タンパク質は新規なタンパク質であると考えられる。本発明によってこのタンパク質のアミノ酸配列およびそれをコードするDNA配列が開示されれば、当該配列またはその一部を利用して、ハイブリダイゼーション、PCR等の核酸増幅反応などの遺伝子工学的手法を用いて、他の生物種から同様の生理活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を容易に単離することができる。このような場合、それらの遺伝子がコードする新規タンパク質も本発明の範囲に含まれる。上述のBLASTプログラムを用いて本発明のDNA配列の相同性検索を行うと、非常に短い範囲(32塩基)で相同性(93%)を有するものがヒットするのみである。
本発明のホンシメジ由来の抗菌タンパク質が最も高い相同性(アミノ酸配列全体同士で45%)を有していたのは、カワラタケ(Coriolus versicolor)のピラノースオキシダーゼであった。ピラノースオキシダーゼは、グルコースを始めとするピラノース類を酸化し、2−ケト産物を過酸化水素を生成させる酵素で、他のピラノースの測定への応用価値が述べられている。本明細書に援用される特開平8−205861参照。本発明のホンシメジ由来抗菌タンパク質は、実際にピラノースオキシダーゼ活性を示し、その比活性は非常に高く、グルコースなどに対するKm値も低いことが判明した。またイオン交換カラムによる画分の抗菌活性の強さとピラノースオキシダーゼ活性の高さはよく一致した。よって、本発明において見出されたホンシメジ由来の抗菌タンパク質の抗菌活性は、ピラノースオキシダーゼに関連すると推定される。理論に縛られるわけではないが、本発明における抗菌活性の作用機序としては、アッセイ培地に含まれるグルコースが本酵素によって化される過程で生じる過酸化水素が病原菌に有害に働く可能性が考えられる。
本発明のタンパク質の精製および単離は、硫安沈殿法、イオン交換クロマトグラフィー(MonoQ、Q SepharoseまたはDEAEなど)などのタンパク質の精製および単離のために慣用される方法を適宜組み合わせて行うことができる。
例えば、下記の実施例において記載するように、細粉化したホンシメジを緩衝液で抽出した後、ろ過し、その上清に硫安(硫酸アンモニウム)を好適な濃度、例えば75%飽和になるまで添加して静置することにより本発明のタンパク質を含む沈殿が得られる。この沈殿をさらに透析した後、イオン交換クロマトグラフィーにかけ、塩濃度のグラジェント(例えば、塩化ナトリウムで50mMから1M)で溶出し、所望のタンパク質を含む画分を回収すればよい。
本発明はまた、本発明の抗菌タンパク質をコードする遺伝子をも提供する。遺伝子の種類は特に限定されず、天然由来のDNA、組換えDNA、化学合成DNAの何れでもよく、またゲノムDNAクローン、cDNAクローンの何れでもよい。
本発明の遺伝子は典型的には、配列表の配列番号1に記載の塩基配列を有するが、これは本発明の一例を示すにすぎない下記の実施例で得られたクローンの塩基配列である。天然の遺伝子の中にはそれを生産する生物種の品種の違いや、生態型(ecotype)の違いに起因する少数の変異やよく似たアイソザイムの存在に起因する少数の変異が存在することは当業者に周知である。従って、本発明の遺伝子は、配列表の配列番号1に記載の塩基配列を有する遺伝子のみに限定されるわけではなく、本発明の抗菌タンパク質をコードする全ての遺伝子を包含する。
特に、本発明によってこのタンパク質のアミノ酸配列およびそれをコードするDNA配列が開示されれば、この配列またはその一部を利用して、ハイブリダイゼーションや核酸増幅反応等の遺伝子工学の基本的手法を用いて、他の生物種から同様の生理活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を容易に単離することができる。このような場合、そのような遺伝子も本発明の範囲に含まれる。
相同遺伝子のスクリーニングのために使用するハイブリダイゼーション条件は特に限定されないが、一般的にはストリンジェントな条件が好ましく、例えば、6×SSC、5×Denhardt’s、0.1%SDS、25℃ないし68℃などのハイブリダイゼーション条件を使用することが考えられる。この場合、ハイブリダイゼーションの温度としては、より好ましくは45℃ないし68℃(ホルムアミド無し)または25℃ないし50℃(50%ホルムアミド)を挙げることができる。ホルムアミド濃度、塩濃度及び温度などのハイブリダイゼーション条件を適宜設定することによりある一定の相同性以上の相同性を有する塩基配列を含むDNAをクローニングできることは当業者に周知であり、このようにしてクローニングされた相同遺伝子は全て本発明の範囲の中に含まれる。
核酸増幅反応は、例えば、複製連鎖反応(PCR)(サイキら、1985,Science 230,p.1350−1354)、ライゲース連鎖反応(LCR)(ウーら、1989,Genomics 4,p.560−569;バリンガーら、1990,Gene 89,p.117−122;バラニーら、1991,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88,p.189−193)および転写に基づく増幅(コーら、1989,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 86,p.1173−1177)等の温度循環を必要とする反応、並びに鎖置換反応(SDA)(ウォーカーら、1992,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89,p.392−396;ウォーカーら、1992,Nuc.Acids.Res.20,p.1691−1696)、自己保持配列複製(3SR)(グアテリら、1990,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87,p,1874−1878)およびQβレプリカーゼシステム(リザイルディら、1988,BioTechnology 6,p.1197−1202)等の恒温反応を含む。また、欧州特許第0525882号に記載されている標的核酸と変異配列の競合増幅による核酸配列に基づく増幅(Nucleic Acid Sequence Based Amplification:NASABA)反応等も利用可能である。好ましくはPCR法である。
上記のようなハイブリダイゼーション、核酸増幅反応等を使用してクローニングされる相同遺伝子は、配列表の配列番号1に記載の塩基配列に対して少なくとも50%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは80%以上、特に好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上の相同性を有する。
本発明によればまた、ホンシメジ由来の抗菌タンパク質を得るためのオリゴヌクレオチドであって、
配列表の配列番号1に示す抗菌タンパク質をコードする遺伝子の塩基配列から以下の条件を満たすように2つの領域を選択し:
1)各領域の長さが15−30塩基であること;
2)各領域中のG+Cの割合が40−60%であること;
上記領域と同じ塩基配列若しくは上記領域に相補的な塩基配列を有する一本鎖DNAを製造し、または、上記一本鎖DNAによってコードされるアミノ酸残基を変化させないように遺伝子暗号の縮重を考慮した一本鎖DNAの混合物を製造し、さらに必要であれば上記抗菌タンパク質をコードする遺伝子の塩基配列に対する結合特異性を失わないように修飾した上記一本鎖DNAを製造する
ことを含む方法により製造された当該オリゴヌクレオチドが提供される。本発明のオリゴヌクレオチドは、例えば本発明の遺伝子を検出もしくは単離するためのハイブリダイゼーション、あるいは適当な2種をプライマー対として用いたPCR等の増幅反応に用いることが可能である。
本発明のオリゴヌクレオチドは、好ましくは配列表の配列番号8〜12の何れかに記載のヌクレオチド配列を有する。このヌクレオチド配列は、配列番号1のアミノ酸配列に基づいて、各々のタンパク質をコードする遺伝子断片のクローニングのためのPCR用プライマーとして設計されたものであり、当該アミノ酸をコードすることが可能な全ての塩基をミックスしたプライマーである。
本発明の遺伝子の部分断片は、上記オリゴヌクレオチドの適切な組み合せを使用してホンシメジ子実体cDNAライブラリーを鋳型にしてPCR等の核酸増幅反応を行うことにより増幅させて単離することができる。かくして得られた増幅産物をプローブとして使用してさらにcDNAライブラリーをプラークハイブリダイゼーションなどでスクリーニングすることにより完全長のcDNAクローンを単離することができる。核酸増幅反応の手順及び条件、プラークハイブリダイゼーションの条件などは当業者に周知である。
本発明によればまた、本発明の遺伝子を含む組換えベクターが提供される。プラスミドなどのベクターに本発明の遺伝子のDNA断片を組み込む方法としては、例えば、Sambrook,J.ら,Molecular Cloning, A Laboratory Manual(2nd edition),Cold Spring Harbor Laboratory,1.53(1989)に記載の方法などが挙げられる。簡便には、市販のライゲーションキット(例えば、宝酒造製等)を用いることもできる。このようにして得られる組換えベクター(例えば、組換えプラスミド)は、宿主細胞(例えば、E−Coil TB1, LE392 またはXL−1Blue等)に導入される。
プラスミドを宿主細胞に導入する方法としては、Sambrook,J.ら,Molecular Cloning, A Laboratory Manual(2nd edition),Cold Spring Harbor Laboratory,1.74(1989)に記載のリン酸カルシウム法または塩化カルシウム/塩化ルビジウム法、エレクトロポレーション法、エレクトロインジェクション法、PEGなどの化学的な処理による方法、遺伝子銃などを用いる方法などが挙げられる。
ベクターは、簡便には当業界において入手可能な組換え用ベクター(例えば、プラスミドDNAなど)に所望の遺伝子を常法により連結することによって調製することができる。用いられるベクターの具体例としては、大腸菌由来のプラスミドとして、例えば、pBluescript、pUC18、pUC19、pBR322などが例示されるがこれらに限定されない。
所望のタンパク質を生産する目的においては、特に、発現ベククーが有用である。発現ベクターの種類は、原核細胞および/または真核細胞の各種の宿主細胞中で所望の遺伝子を発現し、所望のタンパク質を生産する機能を有するものであれば特に限定されないが、例えば、大腸菌用発現ベクターとして、pQE−30、pQE−60、pMAL−C2、pMAL−p2、pSE420などが好ましく、酵母用発現ベクターとしてpYES2(サッカロマイセス属)、pPIC3.5K、pPIC9K、pAO815(以上ピキア属)、昆虫用発現ベクターとしてpBacPAK8/9、pBK283、pVL1392、pBlueBac4.5などが好ましい。
形質転換体は、所望の発現ベクターを宿主細胞に導入することにより調製することができる。用いられる宿主細胞としては、本発明の発現ベクターに適合し、形質転換され得るものであれば特に制限はなく、本発明の技術分野において通常使用される天然の細胞、または人工的に樹立された組換え細胞など種々の細胞を用いることが可能である。例えば、細菌(エシェリキア属菌、バチルス属菌)、酵母(サッカロマイセス属、ピキア属など)、動物細胞、昆虫細胞、植物細胞などが挙げられる。
宿主細胞は、大腸菌、酵母または昆虫細胞が好ましく、具体的には、大腸菌(M15、JM109、BL21等)、酵母(INVSc1(サッカロマイセス属)、GS115、KM71(以上ピキア属)など)、昆虫細胞(BmN4、カイコ幼虫など)などが例示される。また、動物細胞としてはマウス由来、アフリカツメガエル由来、ラット由来、ハムスター由来、サル由来またはヒト由来の細胞若しくはそれらの細胞から樹立した培養細胞株などが例示される。さらに、植物細胞に関しては、細胞培養が可能であれば特に限定されないが、例えば、タバコ、アラビドプシス、イネ、トウモロコシ、コムギ由来の細胞などが例示される。
宿主細胞として細菌、特に大腸菌を用いる場合、一般に発現ベクターは少なくとも、プロモーター/オペレーター領域、開始コドン、所望の抗菌タンパク質をコードする遺伝子、終止コドン、ターミネーターおよび複製可能単位から構成される。
宿主細胞として酵母、植物細胞、動物細胞または昆虫細胞を用いる場合には、一般に発現ベクターは少なくとも、プロモーター、関始コドン、所望の抗菌タンパク質をコードする遺伝子、終止コドン、ターミネーターを合んでいることが好ましい。またシグナルペブチドをコードするDNA、エンハンサー配列、所望の遺伝子の5’側および3’側の非翻訳領域、選択マーカー領域または複製可能単位などを適宜含んでいてもよい。
本発明のベクターにおいて、好適な開始コドンとしては、メチオニンコドン(ATG)が例示される。また、終止コドンとしては、常用の終止コドン(例えば、TAG、TGA、TAAなど)が例示される。
複製可能単位とは、宿主細胞中でその全DNA配列を複製することができる能力をもつDNAを意味し、天然のプラスミド、人工的に修飾されたプラスミド(天然のプラスミドから調製されたプラスミド)および合成プラスミド等が含まれる。好適なプラスミドとしては、E.coilではブラスミドpQE30、pETまたはpCALもしくはそれらの人工的修飾物(pQE30、pETまたはpCALを適当な制限酵素で処理して得られるDNAフラグメント)が、酵母ではプラスミドpYES2もしくはpPIC9Kが、また昆虫細胞ではプラスミドpBacPAK8/9等があげられる。
エンハンサー配列、ターミネーター配列については、例えば、それぞれSV40に由来するもの等、当業者において通常使用されるものを用いることができる。
選択マーカーとしては、通常使用されるものを常法により用いることができる。例えばテトラサイクリン、アンピシリン、またはカナマイシンもしくはネオマイシン、ハイグロマイシンまたはスペクチノマイシン等の抗生物質耐性遺伝子などが例示される。
発現ベクターは、少なくとも、上述のプロモーター、開始コドン、所望の抗菌タンパク質をコードする遺伝子、終止コドン、およびターミネーター領域を連続的かつ環状に適当な複製可能単位に連結することによって調製することができる。またこの際、所望により制限酵素での消化やT4DNAリガーゼを用いるライゲーション等の常法により適当なDNAフラグメント(例えば、リンカー、他の制限酵素部位など)を用いることができる。
本発明の発現ベクターの宿主細胞への導入[形質転換(形質移入)]は従来公知の方法を用いて行うことができる。
例えば、細菌(E.coil, Bacillus subtilis等)の場合は、例えばCohenらの方法[Proc.Natl.Acad.Sci,USA,69,2110(1972)]、プロトプラスト法[Mol.Gen.Genet.,168,111(1979)]やコンピテント法[J.Mol.Biol.,56,209(1971)]によって、Saccharomyces cerevisiaeの場合は、例えばHinnenらの方法[Proc.Natl.Acad.Sci.USA,75,1927(1978)]やリチウム法[J.Bacteriol.,153,163(1983)]によって、植物細胞の場合は、例えばリーフディスク法[Science,227,129(1985)]、エレクトロポレーション法[Nature,319,791(1986)]によって、動物細胞の場合は、例えばGrahamの方法[Virology,52,456(1973)]、昆虫細胞の場合は、例えばSummersらの方法[Mol.Cell.Biol.,3,2156−2165(1983)]によってそれぞれ形質転換することができる。
本願発明のDNA断片を用いて病害抵抗性植物を作出する目的においては、植物形質転換用ベクターが有用である。植物用ベクターとしては、植物細胞中で当該遺伝子を発現し、当該タンパク質を生産する能力を有するものであれば特に限定されないが、例えば、pBI221、pBI121(以上Clontech社製)、及びこれらから派生したベクターが挙げられる。また、特に単子葉植物の形質転換には、pIG121Hm、pTOK233(以上Hieiら, Plant J.,6, 271−282(1994))、pSB424(Komariら, Plant J.,10, 165−174(1996))などが例示される。
形質転換植物は、上述のベクターのβ−グルクロニダーゼ(GUS)遺伝子の部位に本願発明のDNA断片を入れ替えて植物形質転換用ベクターを構築し、これを植物に導入することで調整することができる。植物形質転換用ベクターは、少なくともプロモーター、翻訳開始コドン、所望の遺伝子(本願発明のDNA配列またはその一部)、翻訳終始コドンおよびターミネーターを含んでいることが好ましい。また、シグナルペプチドをコードするDNA、エンハンサー配列、所望の遺伝子の5’側および3’側の非翻訳領域、選抜マーカー領域などを適宜含んでいてもよい。
プロモーター、ターミネーターは植物細胞で機能するものであれば特に限定されないが、構成的発現をするプロモーターとしては、上記ベクターに予め組み込まれている35Sプロモーターの他に、アクチン、ユビキチン遺伝子のプロモーターなどが例示される。しかしながら、より好適には誘導性のプロモーターを組み入れて用いてもよい。こうすることで病害虫が形質転換植物に接触した時にのみ、当該タンパクが生産され、抵抗性となる。用いられるべき誘導性プロモーターとしてはフェニルアラニンアンモニアリアーゼ、キチナーゼ、グルカナーゼ、チオニン、オズモチンあるいは病害虫やストレスに反応するその他の遺伝子のプロモーターが考えられる。
植物への遺伝子導入法としては、アグロバクテリウムを用いる方法(Horsch et al., Science,227, 129(1985)、Hiei et al., Plant J.,6, 271−282(1994))、エレクトロポレーション法(Fromm et al., Nature,319,791(1986))、PEG法(Paszkowski et al., EMBO J.,3, 2717(1984))、マイクロインジェクション法(Crossway et al., Mol.Gen,Genet.,202, 179(1986))、微小物衝突法(McCabe et al., Bio/Technology, 6, 923(1988))などが挙げられるが、所望の植物に遺伝子を導入する方法であれば特に限定されない。また、宿主となる植物種も本発明の植物形質転換用ベクターに適合し、形質転換されうるものであれば特に限定されず、本発明の技術分野において通常使用される植物、例えば双子葉植物ではタバコ、アラビドプシス、トマト、キュウリ、ニンジン、ダイズ、バレイショ、テンサイ、カブ、ハクサイ、ナタネ、ワタ、ペチュニアなどが挙げられ、単子葉植物では、イネ、トウモロコシ、コムギなどが挙げられる。
本発明のタンパク質は極めて強力な抗菌活性をもつ。例えばイネのいもち病菌に対しては5ng/mlという非常に低い濃度で胞子の発芽を完全に抑制する(後述の実施例2を参照)。この濃度においては長時間のインキュベーションの後にも胞子の発芽はみられないことから、本発明のタンパク質のいもち病菌に対する効果は、生長の部分的阻害というよりはむしろ、殺菌効果であると考えられる。このような低い濃度(ナノグラムオーダー)で、病原菌の生育を完全に抑止できる抗菌タンパク質は本発明者の知る範囲では現在までに報告されていない。後述の実施例においては、抗菌タンパク質の精製のための抗菌アッセイのための植物病原菌としてイネの最重要病害であるいもち病菌と紋枯病菌を使用したが、同定したホンシメジ抗菌タンパク質が、これら以外の植物病害にも大差ないレベルで抗菌効果を有している可能性は極めて高い。このように本発明のホンシメジ由来の抗菌タンパク質は強い抗菌活性を有していることから、本発明のタンパク質は、抗菌剤や農薬などの薬剤としてそれが活性のある形で含まれるような製剤として利用することができる。この場合、本発明のタンパク質をコードするDNA配列を用いれば、先述のように例えば大腸菌や酵母などで機能する発現ベクターにそのDNAを組み込んで大量に製造することができる。
本発明のタンパクは、上記の如く調製された発現ベクターを含む形質転換細胞を栄養培地で培養することによって発現(生産)することができる。栄養培地は、宿主細胞(形質転換体)の生育に必要な炭素源、無機窒素源もしくは有機窒素源を含んでいることが好ましい。炭素源としては、たとえばグルコース、デキストラン、可溶性デンプン、ショ糖、メタノールなどが、例示される。無機窒素源もしくは有機窒素源としては、例えばアンモニウム塩類、硝酸塩類、アミノ酸、コーンスチープ・リカー、ペプトン、カゼイン、肉エキス、大豆粕、バレイショ抽出液などが例示される。また、所望により他の栄養素(例えば無機塩(例えば、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、リン酸二水素ナトリウム、塩化マグネシウム)、ビタミン類、抗生物質(例えばテトラサイクリン、ネオマイシン、アンピシリン、カナマイシン等)など)を含んでいてもよい。培養は、当業界において知られている方法により行われる。培養条件、例えば温度、培地のpH及び培養時間は、本発明のタンパクが大量に生産されるように適宜選択される。例えば、本発明の実施例4では大腸菌(M15)を宿主細胞として本発明の組換え抗菌タンパク質の発現を行った。限定されるわけではないが、大腸菌での発現の場合、組換えタンパク質発現のための培養条件として、好ましくは4℃ないし40℃の温度で培養し、0.01mMないし5.0mMのIPTGによる誘導を行う。
本発明のタンパクは、上記培養により得られる培養物より以下のようにして取得することができる。すなわち、本発明のタンパクが宿主細胞内に蓄積する場合には、遠心分離やろ過などの操作により宿主細胞を集め、これを適当な緩衝液(例えば濃度が10M〜100mM程度のトリス緩衝液、リン酸緩衝液、HEPES緩衝液、MES緩衝液などの緩衝液。pHは用いる緩衝液によって異なるが、pH5.0〜9.0の範囲が望ましい)に懸濁した後、用いる宿主細胞に適した方法で細胞を破壊し、遠心分離により宿主細胞の内容物を得る。一方、本発明のタンパクが宿主細胞外に分泌される場合には、遠心分離やろ過などの操作により宿主細胞と培地を分離し、培養ろ液を得る。宿主細胞破壊液、あるいは培養ろ液はそのまま、または硫安沈殿と透析を行なった後に、本発明のタンパク質の精製、単離に供することができる。
精製・単離の方法としては、以下の方法が挙げることができる。即ち、当該タンパクに6×ヒスチジンやGST、マルトース結合タンパクといったタグを付けている場合には、一般に用いられるそれぞれのタグに適したアフィニティークロマトグラフィーによる方法を挙げることができる。例えば、限定するわけではないが、本明細書で後述する実施例4では、N−末端に6×ヒスチジンのタグを有する組換え抗菌タンパク質を発現させた。当該組換えタンパク質は、6×ヒスチジンに親和性を有するNi−NTAアガロース(Qiagen社)を使用して精製した。一方、そのようなタグを付けずに本発明のタンパクを生産した場合には、例えば後述する実施例に詳しく述べられている方法、即ちイオン交換クロマトグラフィーによる方法を挙げることができる。また、これに加えてゲルろ過や疎水性クロマトグラフィー、等電点クロマトグラフィーなどを組み合わせる方法も挙げることができる。
上記の通り本発明の抗菌タンパク質は、真菌類あるいは細菌が関与する植物の疾患の予防及び治療などに利用することが可能である。即ち、本発明によれば、本発明の抗菌タンパク質を有効成分として含む抗菌剤が提供される。本発明の抗菌剤は通常、植物の全身または局所的に、散布することができる。
散布量は、植物の種類、生育段階、症状、散布方法、処理時間、散布するタンパク質の種類(全長のタンパク質、該タンパク質の一部を置換、欠失、挿入及び/又は付加したクンパク質など)、生育している場所の気候、生育している場所の土壌などにより異なるが、一日一回から複数回散布することができる。散布量は種々の条件により変動する。本発明の抗菌剤の散布に際しては、必要に応じて、溶液剤、懸濁剤、乳濁剤などを混合して散布することも可能である。水性または非水性の溶液剤、懸濁剤としては、一つまたはそれ以上の活性物質が、少なくとも一つの不活性な希釈剤として混合される。水性の希釈剤としては、例えば蒸留水、食塩水などが挙げられる。非水性の希釈剤としては、例えばプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、オリーブ油のような植物油、エタノールのようなアルコール類などが挙げられる。
このような抗菌組成物は、さらに防腐剤、湿潤剤、乳化剤、分散別または安定化剤(例えばアルギニン、アスパラギン酸など)などの補助剤を含んでいてもよい。
これらは、必要に応じてバクテリア保留フィルターを通す濾過、殺菌剤の配合または照射によって無菌化される。これらはまた、例えば凍結乾燥法などによって無菌の固体組成物の形態で製造し、使用前に無菌の蒸留水または他の溶媒に溶解して使用することもできる。
このようにして得られる抗菌剤の剤形としては、使用する用途に応じて決めればよく、上記のような添加物と混合し、錠剤、丸剤、散剤、顆粒剤、液剤、乳剤等の形態により散布することができる。
以下の実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は実施例によって限定されることはない。
実施例
実施例1 アッセイ系の構築
1)検定系の確立
病原菌の培養:イネいもち病菌(菌株TUS−1、レース337;農林水産省東北農業試験場より分譲)はオートミル培地(Difco社製,1%ショ糖添加)上で培養して分生胞子を得た。胞子液は10%グリセロールを加えて、−80℃で保存した。
イネ紋枯病菌(菌株JT872)は1/2ジャガイモ煎汁培地(PD培地:Difco社製)で2日間培養し、5×5mm程度の菌糸塊を3個をテフロンホモジナイザーで1/2PD培地とともに軽く磨砕して得られた断片化菌糸を接種源とした。
上記の接種源を96穴マイクロタイタープレート(コーニング社製)に1ウェル当たりいもち病菌分生胞子は約1,000個、紋枯病菌は断片化菌糸は約300個になる様に100μlの1/2PD培地とともに加え、28℃の恒温器で培養した。菌の増殖はマイクロプレートリーダー(Bio−Rad社製Benchmark)で595nmの吸光度を測定した。
塩、緩衝液の影響:菌の増殖に対する塩や緩衝液の影響を、培地にNaClやリン酸緩衝液、Tris緩衝液、Hepes緩衝液、牛血清アルブミン、ジチオスレイトールなどを一定量加えて判定した。
2)ホンシメジからのタンパク質抽出
ホンシメジ(日本産。滋賀県森林センターより入手)10gをあらかじめハサミで細かく切断後、液体窒素を用いて凍結して乳鉢で細粉となるまで磨砕し、30mlの50mM Hepes緩衝液を加えて30分間抽出を行った。抽出液はミラクロスでろ過後、10,000×g、20分間の遠心を行った上清に硫安を75%飽和になるように加えて、一晩4℃で静置した。再度、15,000×g、20分間の遠心で沈殿させて、沈殿物を3mlの10mM Hepes緩衝液, pH7.5に溶解し、透析チューブ(Spectra/Por1 MWCO 6−8000, Spectrum Medical Industries社製)またはベンゾイル化透析チューブ(SIGMA社製)を用いて10mM Hepes緩衝液、pH7.5に対して透析を行って、不溶物を遠心によって除去してホンシメジタンパク質試料とした。ホンシメジタンパク質試料のタンパク質濃度は牛血清アルブミン(BSA)を標準タンパク質としてBradford法で測定した。
実施例2 抗菌タンパクの精製
1)ホンシメジ粗タンパク試料の抗菌活性
いもち病菌、紋枯病菌の培養系に培養開始直後にホンシメジの粗タンパク質抽出液試料を一定量加えて、2日間まで培養して、吸光度変化を経時的に測定して抗菌性の有無について判定した。タンパク試料は希釈系列を作成し、抗菌性に対する希釈限界点を検出した。その結果、いもち・紋枯の両病原菌に対する高い抗菌活性が見いだされた(表1)。

Figure 0004516258
いもち病菌に対する完全生長阻害濃度は、30μg全抽出タンパク/ml以下と概算され、このことから、ホンシメジの抽出物の中には高い抗菌活性をもつ物質が含まれていることが明らかとなった。このタンパク抽出液の菌に対する生長阻害の様式は、濃度の高い場合は発芽の完全抑制、低い場合は菌糸の生長阻害が観察された。菌糸の伸長阻害程度は、明らかに濃度依存的であった。また、いもち病菌の細胞は、その細胞質が細胞壁から離れ、原形質分離様の様相を呈した。
2)イオン交換カラムによる精製
次に抗菌タンパク質の精製を行った。ホンシメジ70gを液体窒素中で粉砕し、200mlの緩衝液(50mM MES,50mM NaCl,pH6.0)中で30分間タンパクを抽出した。二重のミラクロスで濾過した後、15000×gで20分間遠心し、不純物を沈殿させた。上清を濾紙でさらに濾過し、タンパク試料とした。タンパク試料約200mlを、イオン交換体Q−SepharoseFF(Pharmacia社製)を充填したカラム(内径1.1cm×20cm)にかけた。流速は2.5ml/分とし、基本緩衝液は50mM Mes pH6.0, 50mM NaCl、溶出緩衝液は50mM Mes pH6.0, 1M NaClを用い、グラジェント(NaClで50mMから1M)は、試料を打った100分後から120分間かけた。この後さらに溶出緩衝液を40分間流した。画分の回収は、グラジェント開始から40分ごとに4回行った(100 ml/画分)。これら4種の画分(I,II,III,IV)の希釈系列を作製して、イネいもち病菌に対する抗菌アッセイを行った。その結果、画分II〜IVに抗菌活性が認められた。これらの画分によって病原菌細胞には原形質分離が生じた。最も活性の高かった画分II(0〜333mM NaClに相当)をセントリプレップ10(Amicon社製、MWCO10,000)で濃縮し、イオン交換カラムMonoQHR5/5(Pharmacia社製)にかけ、抗菌タンパクを部分精製した。流速は1ml/分とし、基本緩衝液は50mM Mes pH6.0, 50mM NaCl、溶出緩衝液は50mM Mes pH6.0, 1M NaClを用い、グラジェント(NaClで50mMから1M)は、試料を打った20分後から40分間かけた。各画分(1ml)の一部をいもち病菌に対する抗菌アッセイと、SDS−PAGE電気泳動に供試した。まず、HPLCのチャートと抗菌性の強さとの関係を図1に示した。抗菌性はMonoQの各画分から5、1、0.2μlをとり、いもち病菌に対するアッセイを行い、+++(0.2μlまで阻害)、++(1μlまで阻害)、+(5μlまで阻害)、−(5μlでも阻害しない)の4段階で表示した。その結果、A280と、いもち菌に対する抗菌活性によりタンパクをモニターすると、pH6.0においてイオン強度(NaCl濃度)が250mM付近に抗菌タンパクの溶出ピークが現れた。その後、イオン強度が高くなるにつれ、単位溶出液あたりのタンパク質の抗菌性は徐々に減少することが明らかとなった。
次に各画分から10μlをとり、等量の2×SDS泳動用緩衝液(Sambrook et al.1989)を加え、95℃で5分間処理した後、Laemmli(1970)の方法に従い、SDS−PAGE電気泳動を行った。ゲルは15%のPAGEL(ATTO社製)を用い、銀染色IIキットワコー(和光純薬社製)によりタンパク質を検出した。タンパクのおよその分子量と量を見積もるため、分子量マーカー(LMW:Pharmacia LKB社製、分子量の大きい順に94kDa、67kDa、43kDa、30kDa、20.1kDa、14.4kDa)を1本のバンドが20ngとなるように泳動した。電気泳動像と抗菌性の強さの関係を図2に示した。各レーンの上に表示した数字は、図1の画分の番号と同じもので、抗菌性の強さも図1に準じて表示した。抗菌性とリンクすると考えられるタンパクのバンドを精査すると、約70kDaと、約65kDaの2つのバンドが候補として挙げられた(図2矢印)。これら2種のバンドの濃度と抗菌活性の度合いは正の相関関係にあるので、これらのバンドが抗菌タンパク質本体である可能性が強く示唆された。このうち、特に65kDaタンパクは、Q−Sepharoseによる分画においても、MonoQによる分画においても、タンパクのバンドの濃度と、抗菌活性の強さとが非常によくリンクしていた。分子量マーカー(67kDaのアルブミン)から、デンシトメーターにより抗菌タンパクの量を推定し、いもち病菌に対する完全生長阻害濃度を算出すると、およそ5ng/mlとなった。
3)抗菌性タンパク質のN末アミノ酸配列の解読
上記のmonoQの画分番号36〜44をセントリカットV−20(クラボウ社製)で濃縮し、SDS−PAGE電気泳動した。トリスを除去し、グリシンを含まない緩衝液系でPVDF膜(ミリポア社製)へ転写し、クマシーブリリアントブルーR−250で軽く染色した後、脱色した。その後、抗菌性タンパク質であると考えられた70kDaと、65kDaのタンパクバンドを切り出した。N末端アミノ酸配列は、気相プロテインシークエンサー(HPG1005A Protein Sequencing System)を用いて、エドマン分解法により決定した。
その結果、65kDaタンパクからは次のような30アミノ酸
N末端−NAEEGTAVPYVPGYHKKNEIEFQKDIDRFV−C末端(配列番号3)
が決定された。
一方、70kDaタンパクは解読が不可能であった。この原因として、N末端がブロックされていることが考えられた。そこで、リシルエンドペプチダーゼ、V8プロテアーゼを用いて、70kDaタンパク質を部分消化し、43kDaリシルエンドペプチダーゼ消化物、45kDaV8プロテアーゼ消化物を得た。これらの部分消化タンパク質のアミノ酸配列を再解析した結果、前者から24残基N末端−EFDESIRHTLVLRSLQDAYKDRQR−C末端(配列番号4)
後者から29残基
N末端−AERLIGTSTKEFDESIRHTLVLRSLQDAY−C末端(配列番号5)
が決定された。両アミノ酸配列は大部分が重複していたので、部分分解による内部アミノ酸配列は、全体で34残基
N末端−AERLIGTSTKEFDESIRHTLVLRSLQDAYKDRQR−C末端(配列番号6)
が決定されたことになる。決定されたアミノ酸配列に関して、データベースサーチを行ったところ、65kDaタンパクからの30アミノ酸、70kDaタンパクからの34アミノ酸は、ともにカワラタケのピラノースオキシダーゼと相同性を示した。そこで、MonoQの各画分のピラノースオキシダーゼ活性を測定した。測定法は、Nishimura et al(1996)の方法に準じた。その結果、ピラノースオキシダーゼ活性の高さと、抗菌活性の強さはよく一致した。従って、抗菌性は、培地中のグルコースが本酵素によって酸化される際に生じる過酸化水素に由来すると推定された。次に、65kDaと70kDaの両タンパク質のみを含む画分(図2 番号42〜44)を濃縮し、ピラノースオキシダーゼの諸性質を解析した。その結果、ホンシメジ由来抗菌タンパク質のピラノースオキシダーゼ活性は非常に高く、グルコースや、1,5−アンヒドログルシトールに対するKm値も低いことが明らかとなった(表2)。
Figure 0004516258
* 1U=1μmole H/分 pH7.0中、37℃
酵素タンパク量(65kDa+70kDa)は、SDS−PAGE銀染色により定量した。
実施例3 cDNAの単離
1)縮重プライマーの設計
1)で決定されたアミノ酸配列を基に、考えられる全ての塩基がミックスされたプライマーを合成した(Tmは52〜56℃、括弧内の数字は縮重度を示す)。具体的には、65kDaタンパク由来のアミノ酸配列(30残基)から以下の3種のプライマーを合成した。
65R1(5’−gargarggiacigcigticc−3’(4))(配列番号7)
65R2(5’−garttycaraargayathgaymg−3’(384))(配列番号8)
65R3(5’−ttygtiaaygtiathtgyggigc−3’(24))(配列番号9)
一方、70kDaタンパクの部分分解物由来のアミノ酸配列(34残基)からも、以下の3種のプライマーを合成した。
70F1(5’−tgickdatiswytcrtcraaytc−3’(384))(配列番号10)
70F2(5’−tgickrtcyttrtaigcrtcytg−3’(64))(配列番号11)
70F3(5’−ggigcraadatickytgickrtc−3’(96))(配列番号12)
上記プライマー中、rはaまたはgを、yはcまたはtを、hはaまたはcまたはtを、mはaまたはcを、kはgまたはtを、dはaまたはgまたはtを、sはgまたはcを、wはaまたはtを、iはイノシンをそれぞれ示す。
2)ホンシメジ子実体cDNAライブラリーの構築
ホンシメジ子実体からSDSフェノール法で全核酸を抽出し、塩化リチウム沈殿により全RNAを回収した。これからmRNA purification kit(Pharmacia社製)によりホンシメジmRNAを調製した。子実体約10gから20μgのmRNAが得られた。このうち5μgをZAP cDNA synthesis kit(Stratagene社製)に供試し、cDNAを合成した。ゲル濾過カラムにより1〜5kbのcDNAを分画し、Uni−ZAP XRベクター(Stratagene社製)にライゲーションし、Gigapack III(Stratagene社製)によりパッケージングを行った。全ての手順はキット添付の説明書に従った。構築したホンシメジcDNAライブラリーのタイターは、およそ300万pfuと算出された。
3)RT−PCRによるプローブの取得
1)で合成したプライマーを用いて2)で合成したcDNAを鋳型にPCRを行い、ライブラリーをスクリーニングするためのプローブとなるホンシメジタンパクの部分長cDNAの増幅を試みた。反応条件は以下のように行った。50μlの反応液中に、cDNA 100ng,10×Ex taq buffer 5μl,dNTPs 4μl,primer 10pmoles/each kind of sequence,Ex taq(Takara社製)+Taq START antibody(Clontech社製)1μlをそれぞれ含み、プログラムテンプコントロールシステムPC−700(ASTEK社)を用いて、94℃ 3分を1回、94℃ 1分、50℃ 1分、72℃ 1分を35回、72℃ 6分を1回行った。その結果、65R1−70F1、65R1−70F2、65R2−70F1、65R2−70F2、65R2−70F3、65R3−70F1のプライマー組み合わせにおいて約0.4〜0.5kbの産物が増幅された。これらのうち増幅効率のより高かった65R2−70F1の組み合わせによる約0.4kbの断片をゲル精製し、ベクターpCRII(Invitrogen社製)にクローニングし、塩基配列を決定した。この塩基配列から推定されるアミノ酸配列は、23)で決定されたアミノ酸配列の一部と同一の配列を含み、しかも配列全体に渡ってカワラタケのピラノースオキシダーゼと緩い相同性を示した。このことから、精製した70kDaと65kDaの抗菌タンパク質は、一つの遺伝子にコードされ、RT−PCRにより得られたcDNAクローンはホンシメジ抗菌タンパク質の部分長cDNAであることが確認された。
4)完全長cDNAのスクリーニング
3)で得られたクローンをベクターから切り出し、これをプローブに用いて2)で構築したホンシメジcDNAライブラリーをスクリーニングした。14×10 cmの角形シャーレにZAP cDNA synthesis kit(Stratagene社製)の説明書に従って、約15000pfuのファージを宿主菌XL1−blue MRF’とともにプレーティングした。プラークをHybond−N+ナイロンメンブレンフィルター(Amersham社製)に接触させ、メンブレン添付の説明書きに従ってアルカリ処理を行い、DNAを変性させ、メンブレン上に固定させた。ハイブリダイゼーション、および洗浄の条件は、メンブレンに添付の説明書きに従って高いストリンジェンシー下で行った。1次スクリーニングで約120,000pfuのファージから20個のポジティブクローンが得られた。これらのクローンに関して、2次スクリーニング、プラークの精製を兼ねた3次スクリーニングを行い、20個全てについてZAP cDNA synthesis kit(Stratagene社製)の説明書きに従って、in vivo excisionを行った。その結果、18個のクローンが、ファージミドベクターpBluescript SKに組み込まれたcDNAとして回収された。これらのクローンの長さは1.7〜2.1kbであり、制限酵素分析から非常によく似た遺伝子由来であることが示唆された。
5)塩基配列の決定
上記の18個のcDNAクローンについて、5’および3’側の塩基配列およそ500bpを決定した。得られた塩基配列データをGenetyx ver.9.0解析ソフト(Software Development社製)を用いて解析した。その結果、ポリA付加部位にはクローン間で差異があるものの、全てのクローンが23)で決定した65kDaタンパクの30アミノ酸をコードするDNA配列を含んでいた。番号13(2.1kb)のcDNAクローンが最長であったので、このクローンの全塩基配列を決定した。プライマーウォーキング法により、ABI PRISM蛍光シークエンサー(Mode1310 Genetic Analyzer,Perkin Elmer社製)を用いて塩基配列を決定した。その結果、ホンシメジ抗菌タンパクをコードするcDNAは全長2106塩基対からなり、1854塩基対のオープンリーディングフレームを含み、618個のアミノ酸をコードしていた(配列番号1および2)。アミノ酸配列から推定される分子量は約68487、等電点は6.12と算出された。精製タンパクから決定されたアミノ酸配列は、65kDa由来30アミノ酸が、配列表配列番号2のアミノ酸番号76〜105に、70kDa由来34アミノ酸が、同211〜244にそれぞれ対応した。これは65kDaと70kDaタンパクが同じ一つの遺伝子にコードされていることを意味する。さらに推定糖鎖付加部位が7カ所(配列表配列番号2のアミノ酸番号154、319、360、412、558、573、583)存在していた。
以上の結果から、クローニングしたcDNAはホンシメジ抗菌タンパクをコードする遺伝子に由来すると結論された。本発明のホンシメジ由来抗菌タンパク質のアミノ酸配列について、データベース(DDBJ)上で相同性検索(BLAST)を実施したところ、カワラタケのピラノースオキシダーゼのアミノ酸配列と全体で45%の同一性を有していた。これ以外で有意に相同性のある配列は存在していないことから、本遺伝子は新規なピラノースオキシダーゼ様タンパク質をコードする遺伝子であると考えられる。
実施例4.大腸菌内発現と組換えタンパク質の精製
1)発現ベクターの構築
実施例3の5)で単離した13番のcDNAクローンには、翻訳終止コドンの約0.06kb下流に唯一のEcoT22I制限部位が、また翻訳終止コドンの約0.25kb上流に唯一のBamHI制限部位が存在する。またこのcDNAの5’側のベクター上のマルチクローニングサイトには、BamHIが存在する。そこで、まずこのcDNAが組みこまれたプラスミド(ベクターはpBluescript)を制限酵素EcoT22I(Takara社製)で完全消化し、その後BamHI(Takara社製)で部分消化した。その結果生じた約2kbのBamHI(ベクター上のBamHI)−EcoT22I断片を、予め制限酵素BamHI、PstIで二重消化した大腸菌用発現ベクターpQE30(Qiagen社製)へ組みこんだ(pQEHSPOfullと命名)。完成した構築物は、本発明のホンシメジピラノースオキシダーゼ様タンパクをコードする完全長cDNAの最長オープンリーディングフレーム(ORF)を含み(配列表の配列番号1の第8番目から第1864番目の塩基配列を含む。これは配列表の配列番号2の全アミノ酸配列をコードする)、発現タンパク質のN末端にはタグとして6個のヒスチジン残基が付加される。
2)大腸菌内発現
宿主大腸菌M15株を用いて発現実験を行った。菌の培養方法、IPTG(Isopropyl β−D−Thiogalactopyranoside)によるタンパク発現誘導方法はQiagen社の説明書に従った。抗生物質アンピシリン、カナマイシンを含むLB培地中でOD600=0.5程度になるまで菌を前培養し、その後同じ培地中で各種温度、各種IPTG濃度にて一定時間培養し発現誘導を行った。菌体からQiagen社の説明書に従って可溶性タンパク質を抽出し、そのうちの一定量をNishimura et al. (1996)の方法に従ってピラノースオキシダーゼ活性を測定した。組換えタンパク質の発現結果を表3にまとめた。
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まず最初に通常の誘導条件である培養温度37℃、IPTG濃度2mMで誘導を試みたが、不溶性封入体は大量に発現したものの、可溶性画分のピラノースオキシダーゼ活性が検出されなかった。そこで種々の条件で発現誘導を行い、可溶性画分のピラノースオキシダーゼ活性を測定した。その結果、誘導条件を緩くするににつれ、即ち培養温度やIPTG濃度を下げていくにつれピラノースオキシダーゼ活性が上昇した。これは誘導条件の緩和により、可溶性組換えタンパク質含量が増加したためと考えられた。一方、対照としたpQE30(ベクターのみ)では活性は全く検出されなかった。以上の結果からクローニングしたcDNAは確かに活性のあるピラノースオキシダーゼ様タンパク質をコードしていることが明らかとなった。なお、培養温度25℃、IPTG濃度0.5mMでは5時間の培養に比べ、21時間での培養は活性が下がった。これはおそらく発現タンパク質が分解されていることを示唆している。
次に発現タンパク質の精製を試みた。培養温度16℃、IPTG濃度0.1mMで発現誘導した菌体由来の可溶性タンパク質画分から、Ni−NTAアガロース(Qiagen社製)を用いて組換えピラノースオキシダーゼ様タンパク質の精製を行った。Qiagen社の説明書に従って、タンパク質の吸着、洗浄、溶出を行ったところ、溶出画分にのみピラノースオキシダーゼ活性が検出された。従って、組換えタンパク質のN末端は大腸菌内で分解されておらず、ヒスチジン残基がN末に結合していること、それを利用して組換えタンパク質をNi−NTAアガロースによって容易に精製出来ること、またクローニングした完全長cDNAの全コード領域は、そのままで(タンパクのN末端側に相当する部分を除去しなくても)活性のあるタンパク質をコードしていることが明らかとなった。組換えタンパク質の収量は大腸菌培養液11当たり数mgと推定された。
効果
本発明の配列表の配列番号2の配列または、このうち第1番目から第75番目の配列を除いた全配列を含むことを特徴とするタンパク質成分を有効成分として含む製剤を作出すれば、強力な抗菌剤としての利用が期待できる。また、上記タンパク質成分を有効成分として含む試薬を作出すれば、血糖など、糖の測定に利用することが出来る。本発明の配列表の配列番号1のDNA配列のうち、第8番目から第1864番目の配列であることを特徴とするDNA配列、または第233番目から第1864番目の配列であることを特徴とするDNA配列を、植物細胞の中で機能しうる適当な構成的、器官・時期特異的、あるいはストレスや病害虫で誘導されるプロモーター配列と、植物細胞で機能しうるターミネター配列の発現カセットに組み込み、植物細胞に導入、再生個体を得ることにより、病害虫抵抗性植物を作出できることが期待される。あるいはまた、上記のDNA配列を大腸菌や酵母あるいは昆虫やある種の動物細胞に、それぞれの宿主で増幅可能な発現ベクターを用いて導入、発現させることにより、当該タンパクを大量に安価に得ることができる。
【配列表】
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【図面の簡単な説明】
図1は、MonoQカラムによるホンシメジタンパク質の分離のチャートと抗菌性との関係を示す。
図2は、MonoQカラムによるホンシメジ抗菌タンパク質の分離の電気泳動像と抗菌性との関係を示す。レーン上の番号は図1の画分番号に一致し、Mは分子量マーカーを示す。またレーン下の記号(−、+、++、+++)は抗菌活性の強さを示す。抗菌タンパク(70kDaと65kDa)を矢印で示した。 Technical field
The present invention relates to a novel protein having antibacterial activity, a gene encoding the protein, and a method for using the protein and the gene. More specifically, the present invention relates to a hon-shimeji-derived protein having antibacterial activity against at least rice blast fungus and rice blast fungus, a gene encoding the protein, and a method of using the protein and the gene.
This application is a priority claim application based on Japanese Patent Application No. 11-267238 filed on Sep. 21, 1999. The contents of the Japanese patent application are all incorporated herein.
Background art
As plant proteins having antifungal activity or antibacterial activity against plant pathogens, lytic enzymes such as chitinase and β-1,3-glucanase are conventionally known. In in vitro experiments, these enzymes are effective alone (Schlumbaum et al. (1986), Nature 324, p. 365-367; Brogley et al. (1991), Science 254, p. 1194-1197), but generally 2 It is known that higher effects can be obtained by using a combination of more than one enzyme (Mouch et al. (1988), Plant Physiol. 88, p. 936-942; Sela-Burage et al. (1993), Plant Physiol. 101, 857-863). The concentration of these lytic enzymes to suppress the growth of filamentous fungi generally requires about several tens to several hundreds μg / ml when used alone, or about several μg / ml per enzyme even when combined. It has been known. However, among these lytic enzymes, rice blast fungus, which is an important disease of rice (Pyricularia oryzaeNothing that has been proved to be antibacterial has been reported to the extent that the inventor knows.
On the other hand, small molecular weight AFP (anti-fungal peptide) including defensin also has antimicrobial activity. Of these, rice blast fungus (Pyricularia oryzae) And blight fungus (Rhiz octonia solani) As an antibacterial agent for both of Ca-AMP1 (Japanese Patent Publication No. 8-505048) and CB-1 (Oita et al. (1996), Biosci. Biotech. Biochem. 60, p. 481-483). However, Rs-AFP1 and Rs-AFP2 (Terras et al. (1992), J. Biol. Chem. 267, p. 15301-15309), and Ace- are considered to have antibacterial activity against Pyricularia oryzae. AMP1 (Tokuheihei 9-501424) has been reported. These low molecular weight peptides inhibit the growth of various phytopathogenic bacteria including the above pathogenic bacteria by 50% at a few μg / ml.
Attempts have also been made to isolate genes for lytic enzymes or low molecular weight antibacterial peptides and introduce them into plants to produce disease resistant plants (Broglie et al. (1991), Science 254, p. 1194-1197; Zhu et al.). (1994), Bio / Technology 12, p.807-812; Lin et al. (1995), Bio / Technology 13, p.686-691; Terras et al. (1995), The Plant Cell 7, p.573-588). . However, under the present circumstances, a plant body imparted with a practical level of resistance is not always obtained. The reason for this is that the expression level of the introduced gene is low, but more essentially, it is considered that the antibacterial activity of the antibacterial protein itself reported so far is low. Therefore, it is desired to identify and utilize a stronger antibacterial protein than conventional antibacterial proteins.
Summary of the Invention
One of the objects of the present invention is to search for and identify a novel antibacterial protein capable of suppressing the growth of various plant pathogens including rice blast fungus and blight fungus which are two major diseases of rice at relatively low concentrations. That is.
Another object of the present invention is to clone a gene encoding the above novel protein and specify the base sequence thereof.
Still another object of the present invention is to introduce a gene of the present invention into a host organism (microorganism, animal, plant, etc.) to produce a transformant and to utilize the gene of the present invention.
Yet another object of the present invention is to provide an antimicrobial agent comprising the antimicrobial protein of the present invention.
Detailed Description of the Invention
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors first established an assay system for assaying in vitro antibacterial activity against blast fungus and blight fungus. Next, the present inventors extract proteins from hon-shimeji mushroom, a kind of edible mushrooms, combine ion exchange column chromatography and high performance liquid chromatography (HPLC), and test each fraction in the above assay system. The antibacterial protein fraction was identified, and the antibacterial protein was isolated and purified. Furthermore, the present inventors determined a partial amino acid sequence of the purified protein, and obtained a partial length cDNA encoding the protein by RT-PCR using an oligonucleotide synthesized based on this amino acid sequence as a primer. Next, the present inventors isolated a full-length cDNA encoding the protein by screening a cDNA library derived from hon shimeji using this partial length cDNA as a probe, and determined the entire nucleotide sequence. As described above, the present inventors succeeded in the isolation of a novel antibacterial protein derived from hon-shimeji mushroom and the cloning of the DNA encoding the same, and the amino acid sequence of the protein and the base sequence of the DNA were determined. It came to complete.
That is, according to the first aspect of the present invention, it can be obtained from a fraction precipitated by an ammonium sulfate precipitation method from an aqueous extract of hon-shimeji mushroom, has at least antibacterial activity against rice blight fungus or rice blast fungus, and SDS. An antimicrobial protein is provided that has a molecular weight of about 70 kDa in the precursor form and about 65 kDa in the mature form by the PAGE method.
The antimicrobial protein of the present invention typically has the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing. Without limitation, the mature form of about 65 kDa is assumed to consist of amino acid residues 76-618 of SEQ ID NO: 1.
The antibacterial protein of the present invention has not only the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, but also an amino acid sequence having one to a plurality of amino acid mutations in the sequence or an amino acid sequence having 50% or more homology with this sequence. In addition, an antibacterial protein exhibiting antibacterial activity against rice blast fungus or rice blast fungus is also included.
The antibacterial protein of the present invention is preferably 60% or more, more preferably 70% or more, further preferably 80% or more, particularly preferably 90% or more, most preferably the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 of the Sequence Listing. It has an amino acid sequence having a homology of 95% or more.
According to the second aspect of the present invention, a polypeptide comprising a partial amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 in the sequence listing, for example, amino acid residues 76-618; A polypeptide having an amino acid mutation and a polypeptide having an amino acid sequence having 50% or more homology with any of the amino acid sequences, wherein the polypeptide exhibits antibacterial activity against rice blast fungus or rice blast fungus; Antibacterial proteins are provided that consist of a single or any combination of polypeptides.
Regarding the antibacterial protein according to the second aspect of the present invention, the definition of “a protein having 50% or more homology” with each specific amino acid sequence should have at least 50% or more homology. Is preferably 60% or more, more preferably 70% or more, still more preferably 80% or more, particularly preferably 90% or more, and most preferably 95% or more. Is done.
According to a third aspect of the present invention, the step of recovering the fraction precipitated by the sulfuric acid precipitation method using ammonium sulfate 75% saturation from the aqueous extract of hon-shimeji;
Subjecting the fraction to ion exchange chromatography and collecting a fraction eluted at a NaCl concentration of 0.05 M to 1 M;
A method for producing the antibacterial protein of the present invention is provided.
According to the fourth aspect of the present invention, a gene encoding the antibacterial protein of the present invention is provided.
The gene of the present invention typically has a base sequence set forth in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, a base sequence having one to a plurality of base substitutions, deletions, insertions and / or additions in the base sequence, Alternatively, it has a base sequence that hybridizes with the above base sequence under stringent conditions.
The gene of the present invention is generally 50% or more, preferably 60% or more, more preferably 70% or more, still more preferably 80% or more, particularly preferably the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 of the Sequence Listing. It has a base sequence having a homology of 90% or more, most preferably 95% or more.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an oligonucleotide for obtaining an antibacterial protein derived from hon-shimeji mushroom,
Two regions are selected from the base sequence of the gene encoding the antibacterial protein shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing so as to satisfy the following conditions:
1) The length of each region is 15-30 bases;
2) The percentage of G + C in each region is 40-60%;
A single-stranded DNA having the same base sequence as the above region or a base sequence complementary to the above region is produced, or the genetic code is degenerate so as not to change the amino acid residue encoded by the single-stranded DNA. Producing a mixture of single-stranded DNAs considered, and if necessary, producing the single-stranded DNA modified so as not to lose the binding specificity to the base sequence of the gene encoding the antibacterial protein
The oligonucleotide manufactured by the method including this is provided.
The oligonucleotide of the present invention preferably has the nucleotide sequence described in any one of SEQ ID NOs: 7 to 12 in the sequence listing.
According to the sixth aspect of the present invention, an amplification reaction is carried out using a hon-shimeji cDNA library as a template using the two sets of oligonucleotides as primers, and a part of the gene encoding the antibacterial protein of the present invention is selected. There is provided a method for isolating a gene of the present invention, comprising amplifying and screening the cDNA library using the obtained amplification product as a probe to isolate a full-length cDNA clone.
According to the seventh aspect of the present invention, a recombinant vector comprising the gene of the present invention is provided.
In the recombinant vector of the present invention, preferably the vector is an expression vector.
According to the eighth aspect of the present invention, there is provided a transformant obtained by introducing the recombinant vector of the present invention into a host organism.
According to the ninth aspect of the present invention, there is provided an antibacterial agent comprising the antibacterial protein of the present invention as an active ingredient.
Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail for the purpose of explaining the present invention.
According to the first aspect of the present invention, a hon-shimeji-derived protein having an antibacterial effect against phytopathogenic fungi is provided. As long as the protein of the present invention has the characteristics described in the present specification, its origin, production method and the like are not limited. That is, the antibacterial protein of the present invention may be any of naturally occurring proteins, proteins expressed from recombinant DNA by genetic engineering techniques, or chemically synthesized proteins.
The protein of the present invention typically has a 618 amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing. However, among natural proteins, there are one to more than one due to differences in the varieties of species that produce them, gene mutations due to differences in ecotypes, or the presence of similar isozymes. It is well known that mutant proteins having amino acid mutations exist. As used herein, the term “amino acid mutation” means substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acids. The protein of the present invention has the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 based on the assumption from the base sequence of the cloned gene, but is not limited to the protein having the sequence. It is intended to include all homologous proteins as long as they have the properties described in. The homology is at least 50% or more, preferably 60% or more, more preferably 70% or more, further preferably 80% or more, particularly preferably 90% or more, and most preferably 95% or more.
As used herein, the percent homology is determined by comparison with sequence information using, for example, the BLAST program described in Altschul et al. (Nucl. Acids. Res. 25., p. 3389-3402, 1997). Is possible. The program can be used on the Internet from the website of National Center for Biotechnology Information (NCBI) or DNA Data Bank of Japan (DDBJ). Various conditions (parameters) for homology search by the BLAST program are described in detail on the same site, and some settings can be appropriately changed, but the search is usually performed using default values.
In general, substitution between amino acids having similar properties (for example, substitution from one hydrophobic amino acid to another hydrophobic amino acid, substitution from one hydrophilic amino acid to another hydrophilic amino acid, substitution from one acidic amino acid to another When a substitution to an acidic amino acid or a substitution from one basic amino acid to another basic amino acid is introduced, the resulting mutant protein often has the same properties as the original protein. Techniques for producing recombinant proteins having such desired mutations using gene recombination techniques are well known to those skilled in the art, and such mutant proteins are also included within the scope of the present invention.
The protein of the present invention has an SDS-PAGE molecular weight of about 70 kDa in a precursor form (corresponding to a polypeptide comprising the first to 618th amino acid sequences in the sequence of SEQ ID NO: 2 in the sequence listing), and a mature form ( (Corresponding to a polypeptide consisting of the 76th to 618th amino acid sequences of the sequence number 2 in the sequence listing) is about 65 kDa. Although not necessarily limited, the antibacterial protein of the present invention typically has the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing.
Therefore, according to the present invention, a polypeptide consisting of the first to 618th amino acid sequences of SEQ ID NO: 2 in the sequence listing; and a polypeptide consisting of the 76th to 618th amino acid sequences alone or any of them An antibacterial protein comprising the combination of: In addition, the said polypeptide includes the homologous polypeptide which has a variation | mutation as described above in this specification.
The protein of the present invention can be purified from hon-shimeji fruiting bodies using, for example, ammonium sulfate precipitation and ion exchange column chromatography according to the examples described later. Alternatively, among the DNA sequences of SEQ ID No. 1 in the sequence listing according to the present invention, a DNA sequence consisting of the 8th to 1861st sequence, or a DNA sequence consisting of the 233rd to 1861st sequence, Alternatively, a large amount of the protein can be obtained by introducing and expressing an insect or certain animal cells using an expression vector that can be amplified in each host.
When the homology search by BLAST of DDBJ is conducted for the antibacterial protein derived from hon-shimeji mushroom according to the present invention, it has the highest homology and has only 45% homology between the entire amino acid sequences. Since a certain sequence does not exist, this protein is considered to be a novel protein. If the amino acid sequence of this protein and the DNA sequence encoding the protein are disclosed by the present invention, using the sequence or a part thereof, a genetic engineering technique such as hybridization or nucleic acid amplification reaction such as PCR may be used. A gene encoding a protein having the same physiological activity can be easily isolated from other species. In such a case, novel proteins encoded by these genes are also included in the scope of the present invention. When the homology search of the DNA sequence of the present invention is performed using the BLAST program described above, only those having homology (93%) within a very short range (32 bases) are hit.
The antibacterial protein derived from the hon-shimeji mushroom of the present invention had the highest homology (45% of the entire amino acid sequence) was the pyranose oxidase of Corarius versicolor. Pyranose oxidase is an enzyme that oxidizes pyranose such as glucose and generates 2-keto product to generate hydrogen peroxide, and its application value to measurement of other pyranose is described. See JP-A-8-205861 incorporated herein. It was found that the hon-shimeji-derived antibacterial protein of the present invention actually showed pyranose oxidase activity, had a very high specific activity, and a low Km value for glucose and the like. Moreover, the strength of the antibacterial activity of the fraction obtained by the ion exchange column and the height of the pyranose oxidase activity were in good agreement. Therefore, the antibacterial activity of the hon-shimeji mushroom-derived antibacterial protein found in the present invention is presumed to be related to pyranose oxidase. Without being bound by theory, the mechanism of action of the antibacterial activity in the present invention may be that hydrogen peroxide generated in the process of converting glucose contained in the assay medium into the enzyme is harmful to pathogenic bacteria. It is done.
Purification and isolation of the protein of the present invention can be carried out by appropriately combining methods commonly used for protein purification and isolation such as ammonium sulfate precipitation and ion exchange chromatography (MonoQ, Q Sepharose, DEAE, etc.). it can.
For example, as described in the examples below, finely ground hon-shimeji mushrooms are extracted with a buffer and then filtered, and ammonium sulfate (ammonium sulfate) is added to the supernatant to a suitable concentration, for example, 75% saturation. The precipitate containing the protein of the present invention is obtained by allowing to stand. The precipitate may be further dialyzed, then subjected to ion exchange chromatography, and eluted with a salt concentration gradient (for example, 50 mM to 1 M with sodium chloride) to recover a fraction containing the desired protein.
The present invention also provides a gene encoding the antimicrobial protein of the present invention. The type of gene is not particularly limited, and may be any of naturally-derived DNA, recombinant DNA, and chemically synthesized DNA, and any of genomic DNA clones and cDNA clones.
The gene of the present invention typically has the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, but this is only a base sequence of the clone obtained in the following Examples, which is merely an example of the present invention. . Among natural genes, there are a small number of mutations due to differences in the varieties of species that produce them, differences in ecotypes, and the presence of similar isozymes. Well known to those skilled in the art. Therefore, the gene of the present invention is not limited to the gene having the base sequence described in SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing, but includes all genes encoding the antibacterial protein of the present invention.
In particular, if the amino acid sequence of this protein and the DNA sequence encoding it are disclosed by the present invention, using this sequence or a part thereof, a basic technique of genetic engineering such as hybridization or nucleic acid amplification reaction may be used. Thus, a gene encoding a protein having the same physiological activity can be easily isolated from other biological species. In such a case, such a gene is also included in the scope of the present invention.
Hybridization conditions used for screening for homologous genes are not particularly limited, but generally stringent conditions are preferable, for example, 6 × SSC, 5 × Denhardt's, 0.1% SDS, 25 ° C. to 25 ° C. It is conceivable to use hybridization conditions such as 68 ° C. In this case, the hybridization temperature is more preferably 45 ° C. to 68 ° C. (no formamide) or 25 ° C. to 50 ° C. (50% formamide). It is well known to those skilled in the art that DNA containing a base sequence having a homology more than a certain homology can be cloned by appropriately setting hybridization conditions such as formamide concentration, salt concentration and temperature. All homologous genes that have been made are included within the scope of the present invention.
Nucleic acid amplification reactions include, for example, replication chain reaction (PCR) (Saiki et al., 1985, Science 230, p. 1350-1354), ligase chain reaction (LCR) (Woo et al., 1989, Genomics 4, p. 560-569; Ballinger et al., 1990, Gene 89, p. 117-122; Barany et al., 1999, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88, p. 189-193) and transcription-based amplification (Cou et al., 1989, Proc. Natl. Acad.Sci.USA 86, p.1173-1177), as well as strand displacement reactions (SDA) (Walker et al., 1992, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89, p. 392-396; Walker et al., 1992, Nuc. ds.Res.20, p.1691-1696), self-retained sequence replication (3SR) (Guateri et al., 1990, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87, p, 1874-1878) and the Qβ replicase system (Rezildi et al. 1988, BioTechnology 6, pp. 1197-1202). In addition, amplification based on a nucleic acid sequence by competitive amplification of a target nucleic acid and a mutant sequence described in European Patent No. 0525882 (Nucleic Acid Sequence Based Amplification: NASABA) reaction or the like can also be used. The PCR method is preferred.
The homologous gene cloned using the above hybridization, nucleic acid amplification reaction or the like is at least 50% or more, preferably 60% or more, more preferably relative to the base sequence described in SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing. It has a homology of 70% or more, more preferably 80% or more, particularly preferably 90% or more, and most preferably 95% or more.
According to the present invention, there is also provided an oligonucleotide for obtaining an antibacterial protein derived from hon-shimeji mushroom,
Two regions are selected from the base sequence of the gene encoding the antibacterial protein shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing so as to satisfy the following conditions:
1) The length of each region is 15-30 bases;
2) The percentage of G + C in each region is 40-60%;
A single-stranded DNA having the same base sequence as the above region or a base sequence complementary to the above region is produced, or the genetic code is degenerate so as not to change the amino acid residue encoded by the single-stranded DNA. Producing a mixture of single-stranded DNAs considered, and if necessary, producing the single-stranded DNA modified so as not to lose the binding specificity to the base sequence of the gene encoding the antibacterial protein
The oligonucleotide manufactured by the method including this is provided. The oligonucleotide of the present invention can be used for, for example, hybridization for detecting or isolating the gene of the present invention, or amplification reaction such as PCR using appropriate two types as primer pairs.
The oligonucleotide of the present invention preferably has a nucleotide sequence described in any one of SEQ ID NOs: 8 to 12 in the Sequence Listing. This nucleotide sequence is designed as a primer for PCR for cloning of a gene fragment encoding each protein based on the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1. All nucleotides capable of encoding the amino acid Primer mixed with base.
A partial fragment of the gene of the present invention can be isolated by amplification by performing a nucleic acid amplification reaction such as PCR using a Hongjimji fruiting body cDNA library as a template using an appropriate combination of the above oligonucleotides. A full-length cDNA clone can be isolated by screening the cDNA library by plaque hybridization or the like using the amplification product thus obtained as a probe. Nucleic acid amplification reaction procedures and conditions, plaque hybridization conditions, and the like are well known to those skilled in the art.
The present invention also provides a recombinant vector containing the gene of the present invention. As a method for incorporating the DNA fragment of the gene of the present invention into a vector such as a plasmid, see, for example, Sambrook, J. et al. Et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual (2nd edition), Cold Spring Harbor Laboratory, 1.53 (1989). For convenience, a commercially available ligation kit (for example, manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) can also be used. The recombinant vector thus obtained (for example, a recombinant plasmid) is introduced into a host cell (for example, E-Coil TB1, LE392 or XL-1Blue).
As a method for introducing a plasmid into a host cell, Sambrook, J. et al. Et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual (2nd edition), Cold Spring Harbor Laboratory, 1.74 (1989), chemistry such as calcium phosphate method / calcium chloride / rubidium chloride method, electroporation method, electroinjection method, PEG, etc. And a method using a general treatment, a method using a gene gun, and the like.
A vector can be conveniently prepared by ligating a desired gene to a recombination vector (for example, plasmid DNA) available in the art by a conventional method. Specific examples of the vector used include, but are not limited to, plasmids derived from Escherichia coli such as pBluescript, pUC18, pUC19, and pBR322.
In particular, expression vectors are useful for the purpose of producing a desired protein. The type of expression vector is not particularly limited as long as it has a function of expressing a desired gene and producing a desired protein in various prokaryotic and / or eukaryotic host cells. As expression vectors, pQE-30, pQE-60, pMAL-C2, pMAL-p2, pSE420 and the like are preferable. As expression vectors for yeast, pYES2 (genus Saccharomyces), pPIC3.5K, pPIC9K, pAO815 (genus Pichia), insects Preferred expression vectors for use include pBacPAK8 / 9, pBK283, pVL1392, and pBlueBac4.5.
A transformant can be prepared by introducing a desired expression vector into a host cell. The host cell to be used is not particularly limited as long as it is compatible with the expression vector of the present invention and can be transformed, and is a natural cell usually used in the technical field of the present invention or artificially established. Various cells such as recombinant cells can be used. Examples include bacteria (Escherichia, Bacillus), yeasts (Saccharomyces, Pichia, etc.), animal cells, insect cells, plant cells, and the like.
The host cell is preferably Escherichia coli, yeast or insect cell. Specifically, Escherichia coli (M15, JM109, BL21 etc.), yeast (INVSc1 (genus Saccharomyces), GS115, KM71 (above Pichia) etc.), insect cell ( BmN4, silkworm larvae, etc.) are exemplified. Examples of animal cells include mouse-derived, Xenopus-derived, rat-derived, hamster-derived, monkey-derived or human-derived cells, or cultured cell lines established from these cells. Furthermore, plant cells are not particularly limited as long as cell culture is possible, and examples thereof include cells derived from tobacco, Arabidopsis, rice, corn, wheat, and the like.
When a bacterium, particularly E. coli, is used as a host cell, the expression vector generally comprises at least a promoter / operator region, a start codon, a gene encoding a desired antibacterial protein, a stop codon, a terminator, and a replicable unit.
When yeast, plant cells, animal cells or insect cells are used as host cells, the expression vector generally contains at least a promoter, an initiation codon, a gene encoding a desired antibacterial protein, a stop codon, and a terminator. preferable. Further, it may appropriately contain a DNA encoding a signal peptide, an enhancer sequence, untranslated regions on the 5 'side and 3' side of the desired gene, a selectable marker region or a replicable unit.
In the vector of the present invention, a suitable start codon is exemplified by a methionine codon (ATG). Moreover, as a stop codon, a common stop codon (for example, TAG, TGA, TAA etc.) is illustrated.
A replicable unit means a DNA having the ability to replicate its entire DNA sequence in a host cell, a natural plasmid, an artificially modified plasmid (a plasmid prepared from a natural plasmid) and Synthetic plasmids and the like are included. Suitable plasmids include E. coli. In plasmid, plasmid pQE30, pET or pCAL or an artificially modified product thereof (DNA fragment obtained by treating pQE30, pET or pCAL with an appropriate restriction enzyme), plasmid pYES2 or pPIC9K in yeast, and plasmid in insect cells pBacPAK8 / 9 and the like.
As the enhancer sequence and terminator sequence, those commonly used by those skilled in the art, such as those derived from SV40, respectively, can be used.
As the selection marker, a commonly used marker can be used by a conventional method. Examples include tetracycline, ampicillin, or antibiotic resistance genes such as kanamycin or neomycin, hygromycin or spectinomycin.
The expression vector can be prepared by linking at least the above-mentioned promoter, initiation codon, gene encoding the desired antibacterial protein, termination codon, and terminator region to appropriate replicable units in a continuous and circular manner. At this time, an appropriate DNA fragment (for example, a linker, other restriction enzyme sites, etc.) can be used by a conventional method such as digestion with a restriction enzyme or ligation using T4 DNA ligase, if desired.
Introduction of the expression vector of the present invention into a host cell [transformation (transfection)] can be performed using a conventionally known method.
For example, in the case of bacteria (E. coil, Bacillus subtilis, etc.), the method of Cohen et al. [Proc. Natl. Acad. Sci, USA, 69, 2110 (1972)], protoplast method [Mol. Gen. Genet. 168, 111 (1979)] and the competent method [J. Mol. Biol. , 56, 209 (1971)], in the case of Saccharomyces cerevisiae, for example, the method of Hinnen et al. [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75, 1927 (1978)] and lithium method [J. Bacteriol. , 153, 163 (1983)], in the case of plant cells, for example, by leaf disk method [Science, 227, 129 (1985)], electroporation method [Nature, 319, 791 (1986)]. For example, Graham's method [Virology, 52, 456 (1973)], and for insect cells, for example, the method of Summers et al. [Mol. Cell. Biol. 3, 2156-2165 (1983)].
For the purpose of producing a disease resistant plant using the DNA fragment of the present invention, a plant transformation vector is useful. The plant vector is not particularly limited as long as it has the ability to express the gene in plant cells and produce the protein. For example, pBI221, pBI121 (manufactured by Clontech), and these are derived from these. Vector. In particular, for transformation of monocotyledons, pIG121Hm, pTOK233 (above Hiei et al., Plant J., 6, 271-282 (1994)), pSB424 (Komari et al., Plant J., 10, 165-174 (1996). )) Etc.
The transformed plant can be prepared by constructing a plant transformation vector by replacing the DNA fragment of the present invention with the β-glucuronidase (GUS) gene site of the above-mentioned vector and introducing the vector into a plant. The plant transformation vector preferably contains at least a promoter, a translation initiation codon, a desired gene (a DNA sequence of the present invention or a part thereof), a translation termination codon, and a terminator. Further, it may appropriately contain a DNA encoding a signal peptide, an enhancer sequence, untranslated regions on the 5 'side and 3' side of the desired gene, a selection marker region, and the like.
The promoter and terminator are not particularly limited as long as they function in plant cells. Examples of promoters for constitutive expression include the actin and ubiquitin gene promoters in addition to the 35S promoter previously incorporated in the vector. Is done. However, more preferably, an inducible promoter may be incorporated and used. In this way, the protein is produced and becomes resistant only when the pest contacts the transformed plant. Inducible promoters to be used include promoters of phenylalanine ammonia lyase, chitinase, glucanase, thionine, ozmotin or other genes that respond to pests and stress.
As a method for introducing a gene into a plant, a method using Agrobacterium (Horsch et al., Science, 227, 129 (1985), Hiei et al., Plant J., 6, 271-282 (1994)), electro Polation method (From mm et al., Nature, 319, 791 (1986)), PEG method (Paszkowski et al., EMBO J., 3, 2717 (1984)), microinjection method (Crossway et al., Mol. Gen, Genet., 202, 179 (1986)), micro-collision method (McCabe et al., Bio / Technology, 6, 923 (1988)) and the like. If it is a method, it will not specifically limit. In addition, the plant species serving as a host is not particularly limited as long as it is compatible with the plant transformation vector of the present invention and can be transformed, and in plants normally used in the technical field of the present invention, for example, dicotyledonous plants. Examples include tobacco, Arabidopsis, tomato, cucumber, carrot, soybean, potato, sugar beet, turnip, Chinese cabbage, rapeseed, cotton, petunia, and monocotyledonous plants such as rice, corn, and wheat.
The protein of the present invention has extremely strong antibacterial activity. For example, spore germination is completely suppressed at a very low concentration of 5 ng / ml against rice blast fungus (see Example 2 described later). At this concentration, spore germination is not observed even after prolonged incubation, and therefore the effect of the protein of the present invention on blast fungus is considered to be a bactericidal effect rather than a partial inhibition of growth. No antibacterial protein capable of completely inhibiting the growth of pathogenic bacteria at such a low concentration (nanogram order) has been reported to date as far as the present inventors know. In the examples described below, rice blast fungus and blight fungus, which are the most important diseases of rice, were used as plant pathogens for antibacterial assays for the purification of antibacterial proteins. The possibility of having an antibacterial effect at a level that is not much different from the plant disease of is very high. Thus, since the antibacterial protein derived from the hon-shimeji mushroom of the present invention has a strong antibacterial activity, the protein of the present invention can be used as a preparation that is contained in an active form as a drug such as an antibacterial agent or agricultural chemical. Can be used. In this case, if the DNA sequence encoding the protein of the present invention is used, it can be produced in large quantities by incorporating the DNA into an expression vector that functions in, for example, Escherichia coli or yeast as described above.
The protein of the present invention can be expressed (produced) by culturing transformed cells containing the expression vector prepared as described above in a nutrient medium. The nutrient medium preferably contains a carbon source, an inorganic nitrogen source or an organic nitrogen source necessary for the growth of the host cell (transformant). Examples of the carbon source include glucose, dextran, soluble starch, sucrose, methanol and the like. Examples of the inorganic nitrogen source or organic nitrogen source include ammonium salts, nitrates, amino acids, corn steep liquor, peptone, casein, meat extract, soybean meal, potato extract and the like. In addition, other nutrients (for example, inorganic salts (for example, sodium chloride, calcium chloride, sodium dihydrogen phosphate, magnesium chloride), vitamins, antibiotics (for example, tetracycline, neomycin, ampicillin, kanamycin, etc.)) are included as desired. You may go out. The culture is performed by a method known in the art. Culture conditions such as temperature, medium pH and culture time are appropriately selected so that the protein of the present invention is produced in large quantities. For example, in Example 4 of the present invention, the recombinant antibacterial protein of the present invention was expressed using Escherichia coli (M15) as a host cell. Although not limited thereto, in the case of expression in E. coli, the culture conditions for recombinant protein expression are preferably cultured at a temperature of 4 ° C. to 40 ° C. and induced by 0.01 mM to 5.0 mM IPTG. I do.
The protein of the present invention can be obtained from the culture obtained by the above culture as follows. That is, when the protein of the present invention accumulates in a host cell, the host cell is collected by an operation such as centrifugation or filtration, and this is collected into an appropriate buffer solution (for example, a Tris buffer solution having a concentration of about 10 M to 100 mM, phosphorous). Acid buffer, HEPES buffer, MES buffer, etc. A method suitable for the host cell to be used after suspending in a buffer whose pH varies depending on the buffer used, but preferably in the range of pH 5.0 to 9.0. The cells are disrupted by centrifugation and the contents of the host cells are obtained by centrifugation. On the other hand, when the protein of the present invention is secreted outside the host cell, the host cell and the medium are separated by an operation such as centrifugation or filtration to obtain a culture filtrate. The host cell disruption solution or culture filtrate can be used for purification or isolation of the protein of the present invention as it is or after dialysis and ammonium sulfate precipitation.
Examples of the purification / isolation method include the following methods. That is, when a tag such as 6 × histidine, GST, or maltose binding protein is attached to the protein, a method by affinity chromatography suitable for each tag generally used can be mentioned. For example, but not limited to, in Example 4 described later herein, a recombinant antibacterial protein having a 6 × histidine tag at the N-terminus was expressed. The recombinant protein was purified using Ni-NTA agarose (Qiagen) having affinity for 6 × histidine. On the other hand, when the protein of the present invention is produced without attaching such a tag, for example, a method described in detail in Examples described later, that is, a method by ion exchange chromatography can be mentioned. In addition to this, a method of combining gel filtration, hydrophobic chromatography, isoelectric point chromatography and the like can also be mentioned.
As described above, the antibacterial protein of the present invention can be used for the prevention and treatment of plant diseases involving fungi or bacteria. That is, according to the present invention, an antibacterial agent comprising the antibacterial protein of the present invention as an active ingredient is provided. The antibacterial agent of the present invention can usually be applied systemically or locally in plants.
Application amount is plant type, growth stage, symptom, application method, treatment time, type of protein to be applied (full-length protein, protein with substitution, deletion, insertion and / or addition of part of the protein, etc.) Depending on the climate of the growing place, the soil of the growing place, etc., it can be sprayed once to several times a day. The amount of application varies depending on various conditions. When spraying the antibacterial agent of the present invention, it is possible to mix and spray a solution, a suspension, an emulsion, and the like as necessary. As an aqueous or non-aqueous solution or suspension, one or more active substances are mixed as at least one inert diluent. Examples of the aqueous diluent include distilled water and saline. Examples of non-aqueous diluents include propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oils such as olive oil, and alcohols such as ethanol.
Such antibacterial compositions may further contain adjuvants such as preservatives, wetting agents, emulsifiers, dispersing agents or stabilizers (eg arginine, aspartic acid, etc.).
These are sterilized by filtration through a bacteria-retaining filter, blending with a bactericide, or irradiation as necessary. These can also be produced in the form of a sterile solid composition by, for example, a freeze-drying method and dissolved in sterile distilled water or other solvent before use.
The dosage form of the antibacterial agent thus obtained may be determined according to the application to be used, mixed with the above additives, and in the form of tablets, pills, powders, granules, liquids, emulsions, etc. Can be sprayed.
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the examples.
Example
Example 1 Construction of assay system
1) Establishment of a test system
Cultivation of pathogenic bacteria: Rice blast fungus (strain SUS-1, race 337; sold by Tohoku National Agricultural Experiment Station, Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries) was cultured on automill medium (Difco, 1% sucrose added) to obtain conidia. . The spore solution was added at 10% glycerol and stored at -80 ° C.
Rice blight fungus (strain JT872) was cultured in 1/2 potato broth medium (PD medium: manufactured by Difco) for 2 days, and 3 mycelial masses of about 5 × 5 mm were mixed with 1/2 PD medium using Teflon homogenizer. Fragmented mycelia obtained by light grinding were used as inoculum.
Inoculate the above inoculum with a 96-well microtiter plate (manufactured by Corning) in a volume of 100 μl so that the number of conidia of blast fungus per well is about 1,000, and the number of fragmented hyphae is about 300. / 2PD medium was added and cultured in a 28 ° C incubator. The growth of the bacteria was measured by measuring the absorbance at 595 nm with a microplate reader (Benchmark manufactured by Bio-Rad).
Effect of salt and buffer: Determine the effect of salt and buffer on the growth of bacteria by adding a certain amount of NaCl, phosphate buffer, Tris buffer, Hepes buffer, bovine serum albumin, dithiothreitol, etc. to the medium did.
2) Protein extraction from Honshimeji
Honshimeji (produced in Japan; obtained from Shiga Prefectural Forest Center) was cut in advance with scissors, frozen in liquid nitrogen and ground to a fine powder in a mortar, and 30 ml of 50 mM Hepes buffer was added to add 30 Extraction was performed for minutes. The extract is filtered through Miracloth and 10,000×g. Ammonium sulfate was added to the supernatant after centrifugation for 20 minutes to 75% saturation, and the mixture was allowed to stand at 4 ° C. overnight. Again, 15,000×g. Precipitate by centrifugation for 20 minutes, dissolve the precipitate in 3 ml of 10 mM Hepes buffer, pH 7.5, and use a dialysis tube (Spectra / Por1 MWCO 6-8000, manufactured by Spectrum Medical Industries) or a benzoylated dialysis tube. Dialysis was performed against 10 mM Hepes buffer, pH 7.5 using (manufactured by SIGMA), and insoluble matters were removed by centrifugation to obtain a hon-shimeji protein sample. The protein concentration of the hon-shimeji protein sample was measured by the Bradford method using bovine serum albumin (BSA) as a standard protein.
Example 2 Purification of antibacterial protein
1) Antibacterial activity of hon-shimeji crude protein sample
Determine the presence or absence of antibacterial activity by adding a certain amount of hon-shimeji mushroom crude protein extract to the culture system of blast fungus and blight fungus immediately after the start of cultivation, and culturing for up to 2 days. did. For protein samples, a dilution series was prepared and the dilution limit for antibacterial activity was detected. As a result, high antibacterial activity against both pathogens of rice blast and crest was found (Table 1).
Figure 0004516258
The complete growth-inhibiting concentration against blast fungus was estimated to be 30 μg total extracted protein / ml or less. From this, it was clarified that the hon-shimeji mushroom extract contains a substance having high antibacterial activity. As for the mode of growth inhibition of this protein extract against bacteria, complete suppression of germination was observed when the concentration was high, and inhibition of hyphal growth was observed when the concentration was low. The degree of inhibition of hyphal elongation was clearly concentration dependent. In addition, the cells of the blast fungus had a cytoplasm-like appearance with the cytoplasm separated from the cell wall.
2) Purification by ion exchange column
Next, the antibacterial protein was purified. Honshimeji (70 g) was pulverized in liquid nitrogen, and the protein was extracted in 200 ml of a buffer (50 mM MES, 50 mM NaCl, pH 6.0) for 30 minutes. After filtration through double Miracloth, the mixture was centrifuged at 15000 × g for 20 minutes to precipitate impurities. The supernatant was further filtered with filter paper to obtain a protein sample. About 200 ml of the protein sample was applied to a column (inner diameter 1.1 cm × 20 cm) packed with an ion exchanger Q-SepharoseFF (manufactured by Pharmacia). The flow rate was 2.5 ml / min, the basic buffer was 50 mM Mes pH 6.0, 50 mM NaCl, the elution buffer was 50 mM Mes pH 6.0, 1 M NaCl, and the gradient (50 mM to 1 M in NaCl) It took 120 minutes from 100 minutes after hitting. This was followed by a further flow of elution buffer for 40 minutes. Fractions were collected 4 times every 40 minutes from the start of the gradient (100 ml / fraction). A dilution series of these four fractions (I, II, III, IV) was prepared and an antibacterial assay for rice blast fungus was performed. As a result, antibacterial activity was observed in fractions II to IV. These fractions resulted in protoplast separation in the pathogenic cells. Fraction II (corresponding to 0 to 333 mM NaCl) having the highest activity was concentrated with Centriprep 10 (Amicon, MWCO 10,000), applied to an ion exchange column MonoQHR5 / 5 (Pharmacia), and the antibacterial protein was partially applied. Purified. The flow rate was 1 ml / min, the basic buffer was 50 mM Mes pH 6.0, 50 mM NaCl, the elution buffer was 50 mM Mes pH 6.0, 1 M NaCl, and the gradient (50 mM to 1 M NaCl) was sampled. It took 40 minutes after 20 minutes. A part of each fraction (1 ml) was subjected to an antibacterial assay for blast fungus and SDS-PAGE electrophoresis. First, the relationship between the HPLC chart and the antibacterial strength is shown in FIG. Antibacterial activity was obtained by taking 5, 1 and 0.2 μl from each MonoQ fraction and assaying for blast fungus, ++ (inhibiting to 0.2 μl), ++ (inhibiting to 1 μl), + (inhibiting to 5 μl), − ( 4 levels are displayed. As a result, when the protein was monitored by antibacterial activity against A280 and blast fungus, an antibacterial protein elution peak appeared at an ionic strength (NaCl concentration) of around 250 mM at pH 6.0. Thereafter, it was found that the antibacterial activity of the protein per unit eluate gradually decreased as the ionic strength increased.
Next, 10 μl was taken from each fraction, an equal volume of 2 × SDS electrophoresis buffer (Sambrook et al. 1989) was added, treated at 95 ° C. for 5 minutes, and then subjected to SDS-PAGE electrolysis according to the method of Laemmli (1970). Electrophoresis was performed. For the gel, 15% PAGEL (manufactured by ATTO) was used, and the protein was detected by silver staining II kit Wako (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). In order to estimate the approximate molecular weight and amount of protein, a molecular weight marker (LMW: manufactured by Pharmacia LKB, 94 kDa, 67 kDa, 43 kDa, 30 kDa, 20.1 kDa, 14.4 kDa) in order of molecular weight becomes 20 ng per band. Was run as follows. The relationship between the electrophoretic image and the antibacterial strength is shown in FIG. The numbers displayed above each lane are the same as the fraction numbers in FIG. 1, and the antibacterial strength is also displayed according to FIG. A close examination of the bands of proteins thought to be linked to antibacterial properties suggested two bands of about 70 kDa and about 65 kDa (arrows in FIG. 2). Since the concentration of these two bands and the degree of antibacterial activity are positively correlated, it was strongly suggested that these bands may be antibacterial protein bodies. Among them, the 65 kDa protein was very well linked to the concentration of the protein band and the strength of the antibacterial activity both in the fractionation by Q-Sepharose and the fractionation by MonoQ. The amount of antibacterial protein was estimated from the molecular weight marker (67 kDa albumin) with a densitometer, and the complete growth inhibitory concentration against blast fungus was calculated to be about 5 ng / ml.
3) Decoding the N-terminal amino acid sequence of antibacterial proteins
MonoQ fraction numbers 36 to 44 were concentrated with Centricut V-20 (Kurabo) and subjected to SDS-PAGE electrophoresis. Tris was removed, transferred to a PVDF membrane (manufactured by Millipore) using a buffer system not containing glycine, lightly stained with Coomassie Brilliant Blue R-250, and then decolorized. Thereafter, 70 kDa and 65 kDa protein bands considered to be antibacterial proteins were cut out. The N-terminal amino acid sequence was determined by Edman degradation method using a gas phase protein sequencer (HPG1005A Protein Sequencing System).
As a result, the following 30 amino acids from the 65 kDa protein:
N-terminal-NAEEGTAVVPYVPPGYHKKKNEIEFQKDIDRFV-C-terminal (SEQ ID NO: 3)
Was decided.
On the other hand, the 70 kDa protein could not be decoded. As this cause, it was considered that the N-terminal was blocked. Therefore, the 70 kDa protein was partially digested using lysyl endopeptidase and V8 protease to obtain a 43 kDa lysyl endopeptidase digest and a 45 kDa V8 protease digest. As a result of reanalyzing the amino acid sequences of these partially digested proteins, 24 residues from the former, N-terminal-EFDESIRHTLVRLSDLQDAYKDRQR-C-terminal (SEQ ID NO: 4)
29 residues from the latter
N-terminus-AERLIGTSTKEFDDESIRHTLVLRRQDAY-C-terminus (SEQ ID NO: 5)
Was decided. Since both amino acid sequences largely overlapped, the internal amino acid sequence obtained by partial degradation was 34 residues in total.
N-terminus-AERLIGTSTKEFDESIRHTLVLRRSQDAYKDRRQ-C-terminus (SEQ ID NO: 6)
Is decided. A database search was performed on the determined amino acid sequence. As a result, 30 amino acids from the 65 kDa protein and 34 amino acids from the 70 kDa protein both showed homology with the piranose oxidase of Kawaratake. Therefore, the pyranose oxidase activity of each fraction of MonoQ was measured. The measuring method was based on the method of Nishimura et al (1996). As a result, the high pyranose oxidase activity and the strength of antibacterial activity were in good agreement. Therefore, antibacterial activity was presumed to be derived from hydrogen peroxide produced when glucose in the medium was oxidized by the enzyme. Next, fractions containing only both the 65 kDa and 70 kDa proteins (FIG. 2, numbers 42 to 44) were concentrated, and various properties of pyranose oxidase were analyzed. As a result, it was clarified that honshimeji-derived antibacterial protein has a very high pyranose oxidase activity and a low Km value for glucose and 1,5-anhydroglucitol (Table 2).
Figure 0004516258
* 1U = 1 μmole H2O2/ Min 37 ° C in pH 7.0
The amount of enzyme protein (65 kDa + 70 kDa) was quantified by SDS-PAGE silver staining.
Example 3 Isolation of cDNA
1) Degenerate primer design
Based on the amino acid sequence determined in 1), a primer in which all possible bases were mixed was synthesized (Tm is 52 to 56 ° C., and the number in parentheses indicates degeneracy). Specifically, the following three types of primers were synthesized from an amino acid sequence (30 residues) derived from a 65 kDa protein.
65R1 (5'-gargargia gicigticcc-3 '(4)) (SEQ ID NO: 7)
65R2 (5'-gartycaragayathaymg-3 '(384)) (SEQ ID NO: 8)
65R3 (5'-ttygiaaygthiattgyggigc-3 '(24)) (SEQ ID NO: 9)
On the other hand, the following three types of primers were synthesized from an amino acid sequence (34 residues) derived from a partially decomposed product of 70 kDa protein.
70F1 (5'-tickickdataytcrtcraytc-3 '(384)) (SEQ ID NO: 10)
70F2 (5'-tgicktcyttrttaiigcrtcytg-3 '(64)) (SEQ ID NO: 11)
70F3 (5'-gigcraadicticgickrtc-3 '(96)) (SEQ ID NO: 12)
In the above primers, r is a or g, y is c or t, h is a or c or t, m is a or c, k is g or t, d is a or g or t, s represents g or c, w represents a or t, and i represents inosine.
2) Construction of Honshimeji fruit body cDNA library
Total nucleic acid was extracted from Honshimeji fruiting body by SDS phenol method, and total RNA was recovered by lithium chloride precipitation. From this, hon-shimeji mRNA was prepared using an mRNA purification kit (Pharmacia). About 10 to 20 μg of mRNA was obtained from fruiting bodies. Of these, 5 μg was used in a ZAP cDNA synthesis kit (Stratagene) to synthesize cDNA. A 1-5 kb cDNA was fractionated with a gel filtration column, ligated to a Uni-ZAP XR vector (Stratagene), and packaged with Gigapack III (Stratagene). All procedures followed the instructions included with the kit. The titer of the constructed Hongshimeji cDNA library was calculated to be about 3 million pfu.
3) Acquisition of probe by RT-PCR
Using the primers synthesized in 1), PCR was performed using the cDNA synthesized in 2) as a template, and an attempt was made to amplify a partial length cDNA of hon-shimeji protein, which serves as a probe for screening the library. The reaction conditions were as follows. In a 50 μl reaction, 100 ng of cDNA, 10×Ex taq buffer 5 μl, dNTPs 4 μl, primer 10 pmoles / each kind of sequence, Ex taq (manufactured by Takara) + Taq START antibody (manufactured by Clontech) 700 μm, TE 94 ° C for 3 minutes, 94 ° C for 1 minute, 50 ° C for 1 minute, 72 ° C for 1 minute 35 times, and 72 ° C for 6 minutes once. As a result, a product of about 0.4 to 0.5 kb was amplified in the primer combinations of 65R1-70F1, 65R1-70F2, 65R2-70F1, 65R2-70F2, 65R2-70F3, and 65R3-70F1. Among these, a fragment of about 0.4 kb by the combination of 65R2-70F1 having higher amplification efficiency was gel purified, cloned into the vector pCRII (manufactured by Invitrogen), and the nucleotide sequence was determined. The amino acid sequence deduced from this base sequence contained a sequence identical to a part of the amino acid sequence determined in 23), and showed a loose homology with the oyster mushroom pyranose oxidase over the entire sequence. From this, it was confirmed that the purified 70 kDa and 65 kDa antibacterial proteins were encoded by one gene, and the cDNA clone obtained by RT-PCR was a partial length cDNA of Honshimeji antibacterial protein.
4) Screening of full-length cDNA
The clone obtained in 3) was excised from the vector, and this was used as a probe to screen the Hongshimeji cDNA library constructed in 2). According to the instructions of ZAP cDNA synthesis kit (manufactured by Stratagene) on a 14 × 10 cm square petri dish, about 15000 pfu of phage was plated together with the host fungus XL1-blue MRF '. Plaques were brought into contact with Hybond-N + nylon membrane filter (Amersham) and subjected to alkali treatment according to the instructions attached to the membrane to denature the DNA and fix it on the membrane. Hybridization and washing conditions were performed under high stringency according to the instructions attached to the membrane. In the primary screening, 20 positive clones were obtained from about 120,000 pfu of phage. These clones were subjected to secondary screening and tertiary screening, which was also plaque purification, and in vivo excision was performed on all 20 clones according to the description of ZAP cDNA synthesis kit (Stratagene). As a result, 18 clones were recovered as cDNA incorporated into the phagemid vector pBluescript SK. These clones were 1.7-2.1 kb in length, suggesting that they were derived from very similar genes from restriction enzyme analysis.
5) Determination of base sequence
About the 18 cDNA clones described above, approximately 500 bp of 5 'and 3' base sequences were determined. The obtained base sequence data was transferred to Genetyx ver. Analysis was performed using 9.0 analysis software (manufactured by Software Development). As a result, although the poly A addition site was different between clones, all clones contained a DNA sequence encoding 30 amino acids of the 65 kDa protein determined in 23). Since the cDNA clone of No. 13 (2.1 kb) was the longest, the entire nucleotide sequence of this clone was determined. The nucleotide sequence was determined by the primer walking method using an ABI PRISM fluorescence sequencer (Mode 1310 Genetic Analyzer, manufactured by Perkin Elmer). As a result, the cDNA encoding Honshimeji antibacterial protein consisted of a total length of 2106 base pairs, contained an open reading frame of 1854 base pairs, and encoded 618 amino acids (SEQ ID NOs: 1 and 2). The molecular weight estimated from the amino acid sequence was calculated to be about 68487, and the isoelectric point was 6.12. In the amino acid sequence determined from the purified protein, 30 amino acids derived from 65 kDa corresponded to amino acids 76 to 105 in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing, and 34 amino acids derived from 70 kDa corresponded to 211 to 244 in the same. This means that the 65 kDa and 70 kDa proteins are encoded by the same gene. Furthermore, there were seven putative glycosylation sites (amino acid numbers 154, 319, 360, 412, 558, 573, 583 in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing).
From the above results, it was concluded that the cloned cDNA was derived from a gene encoding hon-shimeji antibacterial protein. When the homology search (BLAST) was performed on the database (DDBJ) for the amino acid sequence of the hon-shimeji mushroom-derived antibacterial protein of the present invention, it had 45% identity as a whole with the amino acid sequence of Kawaratake pyranose oxidase. Since there is no significant homologous sequence other than this, this gene is considered to be a gene encoding a novel pyranose oxidase-like protein.
Example 4 Expression in E. coli and purification of recombinant protein
1) Construction of expression vector
The cDNA clone No. 13 isolated in Example 3 5) has a unique EcoT22I restriction site about 0.06 kb downstream of the translation stop codon and a unique BamHI restriction about 0.25 kb upstream of the translation stop codon. The site exists. BamHI exists at the multiple cloning site on the 5'-side vector of this cDNA. Therefore, the plasmid (vector is pBluescript) in which this cDNA was incorporated was first completely digested with the restriction enzyme EcoT22I (Takara) and then partially digested with BamHI (Takara). The resulting approximately 2 kb BamHI (BamHI on the vector) -EcoT22I fragment was incorporated into an expression vector pQE30 (manufactured by Qiagen) double-digested in advance with restriction enzymes BamHI and PstI (named pQEHSPOfull). The completed construct contains the longest open reading frame (ORF) of the full-length cDNA encoding the hon-shimedipyranose oxidase-like protein of the present invention (the 8th to 1864th base sequences of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing). This encodes the entire amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 in the sequence listing), and 6 histidine residues are added as tags to the N-terminus of the expressed protein.
2) Expression in E. coli
Expression experiments were performed using the host E. coli strain M15. The bacterial culture method and the protein expression induction method by IPTG (Isopropyl β-D-Thiogalactopyranoside) were in accordance with the instructions of Qiagen. OD in LB medium containing antibiotics ampicillin and kanamycin600Bacteria were pre-cultured until about 0.5, and then cultured in the same medium at various temperatures and various IPTG concentrations for a certain period of time to induce expression. Soluble protein was extracted from the cells according to the instructions of Qiagen, and a certain amount thereof was analyzed by Nishimura et al. (1996), pyranose oxidase activity was measured. The results of recombinant protein expression are summarized in Table 3.
Figure 0004516258
First, induction was attempted under normal induction conditions of a culture temperature of 37 ° C. and an IPTG concentration of 2 mM. Although insoluble inclusion bodies were expressed in large quantities, the pyranose oxidase activity of the soluble fraction was not detected. Therefore, expression was induced under various conditions, and the pyranose oxidase activity of the soluble fraction was measured. As a result, the pyranose oxidase activity increased as the induction conditions were relaxed, that is, as the culture temperature and the IPTG concentration were lowered. This was thought to be due to the increase in soluble recombinant protein content due to relaxation of the induction conditions. On the other hand, no activity was detected in the control pQE30 (vector only). From the above results, it has been clarified that the cloned cDNA encodes an active pyranose oxidase-like protein. In addition, the culture | cultivation in 21 hours compared with the culture | cultivation for 5 hours at the culture temperature of 25 degreeC and IPTG density | concentration of 0.5 mM reduced the activity. This probably suggests that the expressed protein has been degraded.
Next, purification of the expressed protein was attempted. Recombinant pyranose oxidase-like protein was purified using Ni-NTA agarose (manufactured by Qiagen) from a soluble protein fraction derived from cells whose expression was induced at a culture temperature of 16 ° C. and an IPTG concentration of 0.1 mM. When protein was adsorbed, washed and eluted according to the instructions of Qiagen, pyranose oxidase activity was detected only in the eluted fraction. Therefore, the N-terminus of the recombinant protein is not degraded in E. coli, and the histidine residue is bound to the N-terminus, and the recombinant protein can be easily purified by Ni-NTA agarose using this. In addition, it was revealed that the entire coding region of the cloned full-length cDNA encodes an active protein as it is (without removing the portion corresponding to the N-terminal side of the protein). The yield of recombinant protein was estimated to be several mg per 11 E. coli culture.
effect
If a preparation comprising a protein component characterized by including the sequence of SEQ ID NO: 2 in the sequence listing of the present invention or the entire sequence excluding the first to 75th sequences among them is produced, Expected to be used as an antibacterial agent. Moreover, if a reagent containing the protein component as an active ingredient is prepared, it can be used for measurement of sugars such as blood sugar. Of the DNA sequence of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing of the present invention, it is a DNA sequence characterized by the 8th to 1864th sequence, or a 233rd to 1864th sequence, The DNA sequence to be incorporated into an expression cassette of an appropriate constitutive, organ / time-specific or stress or pest-inducible promoter sequence that can function in plant cells, and a terminator sequence that can function in plant cells, It is expected that pest-resistant plants can be produced by introduction into plant cells and obtaining regenerated individuals. Alternatively, the protein can be obtained in a large amount at a low cost by introducing and expressing the above DNA sequence into E. coli, yeast, insects or certain animal cells using expression vectors that can be amplified in each host. it can.
[Sequence Listing]
Figure 0004516258
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[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows the relationship between the anti-bacterial activity and the chart of the separation of hon-shimeji protein by the MonoQ column.
FIG. 2 shows the relationship between the electrophoretic image and antibacterial properties of the separation of hon-shimeji antibacterial protein by the MonoQ column. The numbers on the lanes correspond to the fraction numbers in FIG. 1, and M indicates a molecular weight marker. Symbols (−, +, ++, +++) below the lane indicate the strength of antibacterial activity. Antibacterial proteins (70 kDa and 65 kDa) are indicated by arrows.

Claims (17)

配列表の配列番号2に記載のアミノ酸配列、あるいはこの配列と90%以上の相同性を有するアミノ酸配列を有し、イネ紋枯病菌またはイネいもち病菌に対する抗菌活性を示す抗菌タンパク質。An antibacterial protein having an antibacterial activity against rice blight fungus or rice blast fungus, having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing or an amino acid sequence having 90% or more homology with this sequence . 配列表の配列番号2に記載のアミノ酸配列と95%以上の相同性を有するアミノ酸配列を有する請求項1に記載の抗菌タンパク質。The antibacterial protein according to claim 1 , which has an amino acid sequence having 95% or more homology with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing. 配列表の配列番号2の部分アミノ酸配列76−618からなるポリペプチド、並びに上記アミノ酸配列と90%以上の相同性を有するアミノ酸配列を有するポリペプチドであってイネ紋枯病菌またはイネいもち病菌に対する抗菌活性を示す当該ポリペプチド、の単独又は何れかのポリペプチドの組み合せから成る抗菌タンパク質。A polypeptide comprising the partial amino acid sequence 76-618 of SEQ ID NO: 2 in the sequence listing, and a polypeptide having an amino acid sequence having 90% or more homology with the above amino acid sequence , which is against rice blight fungus or rice blast fungus An antibacterial protein comprising the polypeptide exhibiting antibacterial activity, alone or in combination of any of the polypeptides. ホンシメジの水性抽出液から硫安75%飽和を使用する硫酸沈殿法で沈殿する画分を回収する工程;および
上記画分をイオン交換クロマトグラフィーにかけNaCl濃度0.05Mから1Mの濃度で溶出する画分を回収する工程;
を含む、請求項1または3に記載の抗菌タンパク質の製造方法。
Recovering a fraction precipitated by a sulfuric acid precipitation method using 75% saturation of ammonium sulfate from an aqueous extract of hon-shimeji; and subjecting the fraction to ion exchange chromatography to elute at a NaCl concentration of 0.05M to 1M. Recovering
The manufacturing method of the antibacterial protein of Claim 1 or 3 containing this.
請求項1または3に記載の抗菌タンパク質をコードする遺伝子。A gene encoding the antibacterial protein according to claim 1 or 3 . 配列表の配列番号1に記載の塩基配列、または上記塩基配列とストリンジェントな条件下でハイブリダイズする塩基配列を有する請求項5に記載の遺伝子。The gene according to claim 5 , which has the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing or a base sequence that hybridizes with the base sequence under stringent conditions. 配列表の配列番号1に記載の塩基配列と90%以上の相同性を有する塩基配列を有する請求項5に記載の遺伝子。The gene according to claim 5 , which has a nucleotide sequence having 90% or more homology with the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing. 配列表の配列番号1に記載の塩基配列と95%以上の相同性を有する塩基配列を有する請求項5に記載の遺伝子。The gene according to claim 5 , which has a base sequence having 95% or more homology with the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing. ホンシメジ由来の抗菌タンパク質をコードする遺伝子を得るためのオリゴヌクレオチドの対であって、
配列表の配列番号1に示す抗菌タンパク質をコードする遺伝子の塩基配列から以下の条件を満たすように2つの領域を選択し:
1)各領域の長さが15−30塩基であること;
2)各領域中のG+Cの割合が40−60%であること;
上記領域と同じ塩基配列若しくは上記領域に相補的な塩基配列を有する一本鎖DNAを製造し、または、上記一本鎖DNAによってコードされるアミノ酸残基を変化させないように遺伝子暗号の縮重を考慮した一本鎖DNAの混合物を製造する
ことを含む方法により製造された当該オリゴヌクレオチドの
A pair of oligonucleotides for obtaining a gene encoding an antibacterial protein derived from Honshimeji,
Two regions are selected from the base sequence of the gene encoding the antibacterial protein shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing so as to satisfy the following conditions:
1) The length of each region is 15-30 bases;
2) The percentage of G + C in each region is 40-60%;
A single-stranded DNA having the same base sequence as the above region or a base sequence complementary to the above region is produced, or the genetic code is degenerate so as not to change the amino acid residue encoded by the single-stranded DNA. A pair of said oligonucleotides produced by a method comprising producing a mixture of single stranded DNAs under consideration.
配列表の配列番号7ないし9から選択されるヌクレオチド配列を有する1種のオリゴヌクレオチド、並びに、配列番号10ないし12から選択されるヌクレオチド配列を有する1種のオリゴヌクレオチド、からなる、請求項9に記載のオリゴヌクレオチドの対The method according to claim 9, comprising one oligonucleotide having a nucleotide sequence selected from SEQ ID NOs: 7 to 9 in the sequence listing, and one oligonucleotide having a nucleotide sequence selected from SEQ ID NOs: 10 to 12. The described oligonucleotide pair . 請求項9に記載のオリゴヌクレオチドの対を用いて、ホンシメジ子実体cDNAライブラリーを鋳型にして核酸増幅反応を行い請求項1に記載の抗菌タンパク質をコードする遺伝子の一部を増幅し、得られた増幅産物をプローブとして使用して上記cDNAライブラリーをスクリーニングして完全長cDNAクローンを単離することを含む、請求項5に記載の遺伝子の単離方法。Using the pair of oligonucleotides according to claim 9, a nucleic acid amplification reaction is carried out using a hon-shimeji fruit body cDNA library as a template, and a part of the gene encoding the antibacterial protein according to claim 1 is amplified. A method for isolating a gene according to claim 5 , comprising screening the cDNA library using the amplified product as a probe to isolate a full-length cDNA clone. 請求項5に記載の遺伝子を含む組換えベクター。A recombinant vector comprising the gene according to claim 5 . ベクターが発現ベクターである請求項12に記載の組換えベクター。The recombinant vector according to claim 12 , wherein the vector is an expression vector. 宿主生物に請求項12に記載の組換えベクターを導入して得られる形質転換体。A transformant obtained by introducing the recombinant vector according to claim 12 into a host organism. 請求項1の形質転換体を抗菌タンパク質の発現を促進する条件下で培養することを含む、請求項1または3に記載の抗菌タンパク質の製造方法。The method for producing an antibacterial protein according to claim 1 or 3 , comprising culturing the transformant of claim 1 under conditions that promote expression of the antibacterial protein. 請求項15に記載の方法によって得られた組換え抗菌タンパク質。A recombinant antibacterial protein obtained by the method according to claim 15 . 請求項1または3に記載の抗菌タンパク質を有効成分として含む抗菌剤。 An antibacterial agent comprising the antibacterial protein according to claim 1 or 3 as an active ingredient.
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